【正文】 和 管 道 的使用壽命 很 不利。 從 而使用變頻節(jié) 能裝置， 這樣可以 利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使 得電機(jī)的 啟動(dòng)電流從零開(kāi)始， 其 最大值也 不 超過(guò) 它的 額定電流， 還 減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊 以及減小了 對(duì)供電容量的要求， 并且還 延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的使用壽命 ，主要是 節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。 。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ Fieldbus Control System， FCS）是由各種現(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)互連與控制室內(nèi)人機(jī)界面所組成的系統(tǒng)；一個(gè)全分散、全數(shù)字化、全開(kāi)放和可互操作的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)。也正是由于這些特點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線作為技術(shù)支撐的 FCS 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有 明顯的優(yōu)勢(shì)，諸如很高的精確性、組志簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)安裝方便、易于維護(hù)和擴(kuò)展、可以節(jié)約軟硬件投資等，被稱為第五代控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。它使過(guò)程控制領(lǐng)域的自動(dòng)化裝置由 DCS向 FCS 過(guò)渡， DDC（直接數(shù)字控制）功能將徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)，使先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理功能得以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如電力監(jiān)控、能源管理、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等等。 在 以前的高爐生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用美國(guó) GE 公司的Series 90－ 70／ 30 的 PLC 設(shè)備，此設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種開(kāi)關(guān)及模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜匯到 PLC 模板處，供 PLC 采集，進(jìn)行處理，然后輸出，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)滿足高爐生產(chǎn)的需要。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于主機(jī)入口處的瓶頸現(xiàn)象。由于現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備多，且比較分散，信號(hào)進(jìn)入 PLC 后，必須經(jīng)過(guò) A／ D、 D 從轉(zhuǎn)換過(guò)程，且精確度有所降低，這樣就迫使 PLC 的掃描周期加長(zhǎng)，不基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 17 利于主機(jī)騰出手來(lái)從事優(yōu)化工作，使整個(gè)主機(jī)性能下降，直接威脅到高爐各種信號(hào)的實(shí)時(shí)性。另外，現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備所處的環(huán)境特殊，與之相連接的電纜比較多，維護(hù)量大，故障率高，影響到整個(gè)高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)性能優(yōu)化版本， 專門(mén)用于自動(dòng)化系統(tǒng)與分布式外圍設(shè)備之間的臨界通信任務(wù)。這種總線適合于替代價(jià)格昂貴的 24V DC 和 4～20mA測(cè)量信號(hào)平行傳輸線路。 德國(guó) TURCK公司開(kāi)發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線是現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備與控制室系統(tǒng)之間的一種開(kāi)放、全數(shù)字化、雙向通信與多站的通信系統(tǒng)，為我廠已建成的千兆位以大網(wǎng)系統(tǒng)提供了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制功能。這次我煉鐵廠 5＃高爐大修選用 TURCK 公司的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，可避免幾千個(gè)檢 測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)匯集到 DCS 的入日處所造成的信號(hào)堵塞，從而把 60％以上的控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表，增加了系統(tǒng)的安全性和可靠性。 采用現(xiàn)場(chǎng)總線主要有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可以減少 1／ 22／ 3 的隔離器、端子柜、 I／ O 柜、 l／ O 終端，這樣大大節(jié)省了 10 裝置及裝置室的空間； （ 2）由于免去了 D／ A 及 A／ D 轉(zhuǎn)換的過(guò)程，使信號(hào)精確度可以從 177。0 ． 5％提高到 177。0 ． 1％； （ 3）由于可以將 PID 功能植入到變送器或執(zhí)行器中去，使控制周期大為縮短。目前可以從 DCS的每秒調(diào)節(jié) 2－ 3次增加到每秒 10－ 20次，從而改善了調(diào)節(jié)性能； （ 4）組態(tài)簡(jiǎn)單，安裝、運(yùn)行、維護(hù)簡(jiǎn)便； （ 5）采用 IP67 的防護(hù)等級(jí)，使之完全適合高爐現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境 。 PLC 通過(guò)各自的總線 系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及控制。這樣，就可以使復(fù)雜的高爐生產(chǎn)系統(tǒng)分成五部分總線來(lái)設(shè)計(jì)，避免總線的連接過(guò)于復(fù)雜，有利于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。 與 PLC 的總線接口 GE 公司的主 PLC 設(shè)備，支持工業(yè)總線 Profibus． DP 協(xié)議，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，機(jī)架上掛接一塊總線接口 PBM 模板，利用 ProfibusDP 協(xié)議來(lái)完成從工業(yè)總線上采集數(shù)據(jù)、傳遞信息的任務(wù)，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。 為使 PBM 模板能夠正常工作，要求 CPU 的軟件版本在 以上，因而 PLC 主處理模塊采用 GE 公司新推出的 IC693 CPU364。為保持其兼容性，使用 GE 公司自己開(kāi)發(fā)的 Vesapro組態(tài)軟件，通過(guò) Turck公司提供的 GSD文件來(lái)完成對(duì)總線的配置。 (6)總線的連接方式 數(shù)字量輸入／輸出模板的每個(gè)模板都有電源接口、總線接口，以及連至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制接口。我們采用 點(diǎn)保護(hù) 方式，這樣由于各模板上的點(diǎn)相互獨(dú)立，不會(huì)因?yàn)槠渌c(diǎn)的故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的停止運(yùn)行，符合了高爐生產(chǎn)的特殊需要。而模擬量輸人／輸出模板采用的是 組保護(hù) 方式，通過(guò)隔離器，經(jīng)總線電纜連至PLC。 總線模板支持最高 12Mbd 的通訊速率，它可以自動(dòng)調(diào)節(jié)到主站的通訊速率，模板 地址由保護(hù)蓋下的兩個(gè)旋鈕開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定，它可設(shè)定為 099。 Profibus基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 18 － DP 總線由 M12 eurofast 接插件連接 ， minifast 接插件連接。 (7)應(yīng)用效果及未來(lái)展望 采用現(xiàn)場(chǎng)總線避免了大量的點(diǎn)到點(diǎn)的電纜敷設(shè)，降低了線路敷設(shè)設(shè)計(jì)的難度和施工的復(fù)雜性，節(jié)省了投資、安裝、調(diào)試及維護(hù)的費(fèi)用，為生產(chǎn)帶來(lái)了直接的經(jīng)濟(jì)效益，收到了良好效果。 面對(duì)對(duì)世界技術(shù)革命的挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該把握機(jī)遇，縮短與西方國(guó)家的距離。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，必將擁有越來(lái)越廣泛的領(lǐng)域和空間，對(duì)我們的發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用。 網(wǎng)卡所完成的工作就是從計(jì)算機(jī)獲得數(shù)據(jù) ,然后把數(shù)據(jù)編碼成為特定格式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接線 (網(wǎng)線 )發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中其他的網(wǎng)卡 。 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 19 ． S7300 軟件系統(tǒng)介紹 PLC 編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131 是 PLC 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)， 1992～ 1995 年發(fā)布了 IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)中的1 ～ 4 部分， 我國(guó)在 1995 年 11 月發(fā)布了 GB/T159691/2/3/4(等同于 IEC 611311/2/3/4)。 IEC 611313 廣泛地 應(yīng)用 PLC、 DCS 和工控機(jī)、 “軟件 PLC”、數(shù)控系統(tǒng)、 RTU 等產(chǎn)品。 定義了 5 種編程語(yǔ)言： 指令表 IL(Instruction list)：西門(mén)子稱為語(yǔ)句表 STL。 結(jié)構(gòu)文本 ST(Structured text)：西門(mén)子稱為結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（ SCL）。 梯形圖 LD(Ladder diagram)：西門(mén)子簡(jiǎn)稱為 LAD。 功能塊圖 FBD (Function block diagram)：標(biāo)準(zhǔn)中稱為功能方框圖語(yǔ)言。 順序功能圖 SFC(Sequential function chart)：對(duì)應(yīng)于西門(mén)子 S7Graph。 STEP 7 中的編程語(yǔ)言 梯形圖、語(yǔ)句表和功能塊圖是 3 種基本編程語(yǔ)言，可以相互轉(zhuǎn)換。 順序功能圖 (SFC) ： STEP 7 中的 S7 Graph 梯形圖 (LAD)：直觀易懂，適合于數(shù)字量邏輯控制?！澳芰鳌?(Power flow)與程序執(zhí)行的方向。 語(yǔ)句表 (STL)：功能比梯形圖或功能塊圖強(qiáng)。 功能塊圖 (FBD)：“ LOGO！”系列微型 PLC 使用功能塊圖編程。 結(jié)構(gòu)文本 (ST)： STEP 7 的 S7 SCL（結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言）符合 EN611313 標(biāo)準(zhǔn)。SCL 適合于復(fù)雜的公式計(jì)算 、復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)和最優(yōu)化算法，或管理大量的數(shù)據(jù)等。 S7 HiGraph 編程語(yǔ)言：圖形編程語(yǔ)言 S7 HiGraph 屬于可選軟件包，它用狀態(tài)圖（ state graphs）來(lái)描述異步、非順序過(guò)程的編程語(yǔ)言。 S7 CFC 編程語(yǔ)言：可選軟件包 CFC（ Continuous Function Chart，連續(xù)功能圖）用圖形方式連接程序庫(kù)中以塊的形式提供的各種功能。 編程語(yǔ)言的選用 在 STEP 7 編程軟件中，如果程序塊沒(méi)有錯(cuò)誤，并且被正確地劃分為網(wǎng)絡(luò)，在梯形圖、功能塊圖和語(yǔ)句表之間可以轉(zhuǎn)換。如果部分 網(wǎng)絡(luò)不能轉(zhuǎn)換，則用語(yǔ)句表表示。語(yǔ)句表可供喜歡用匯編語(yǔ)言編程的用戶使用。語(yǔ)句表的輸入快，可以在每條語(yǔ)句后面加上注釋。設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用程序時(shí)建議使用語(yǔ)句表。梯形圖適合于熟悉繼電器電路的人員使用。設(shè)計(jì)復(fù)雜的觸點(diǎn)電路時(shí)最好用梯形圖。功能塊圖適合于熟悉數(shù)字電路的人使用。 S7 SCL 編程語(yǔ)言適合于熟悉高級(jí)編程語(yǔ)言（例如PASCAL 或 C 語(yǔ)言）的人使用。 S7 Graph， HiGraph 和 CFC 可供有技術(shù)背景，但是沒(méi)有 PLC 編程經(jīng)驗(yàn)的用戶使用。 S7 Graph 對(duì)順序控制過(guò)程的編程非常方便，HiGraph 適合于異步非順 序過(guò)程的編程， CFC 適合于連續(xù)過(guò)程控制的編程。 本系統(tǒng)在變成過(guò)程中選擇梯形圖（ LAD）進(jìn)行編程。 程序設(shè)計(jì) 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 20 主程序和子程序的實(shí)現(xiàn) 主程序的任務(wù)是組織程序的運(yùn)行，在本設(shè)計(jì)中，其內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： 在臺(tái)倉(cāng)兩側(cè)、側(cè)臺(tái)兩側(cè)、總監(jiān)室、設(shè)備層兩側(cè)各裝一個(gè)緊急停止按鈕，信號(hào)分別進(jìn)入 PLC，做緊急停止控制；臺(tái)倉(cāng)兩側(cè)緊急停止按鈕停止臺(tái)面設(shè)備運(yùn)行；設(shè)備層兩側(cè)緊急停止按鈕停止臺(tái)上設(shè)備運(yùn)行；側(cè)臺(tái)兩側(cè)、總監(jiān)室緊急停止按鈕停止所有設(shè)備運(yùn)行。 主程序流程如圖 。 PLC采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)手動(dòng)變頻器給定信號(hào)手動(dòng)控制上升/ 下降/ 回零命令聯(lián)動(dòng)急停?到上下限位？有故障信號(hào)?吊桿電機(jī)停止YYNN急停?到上下限位？有故障信號(hào)?吊桿電機(jī)停止NYNY上升/ 下降/ 回零命令YN 啟動(dòng) 如圖 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 21 上升子程序 如圖 所示 啟 動(dòng) 到上限？NY 減速開(kāi)？NY 到上限？NY變頻減速 上升 停止 定位開(kāi)？NY定位上升上升子程序 保護(hù)？NY 如圖 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 22 下降子程序如圖 所示 啟動(dòng) 到下限？NY變頻減速 下降 定位開(kāi)？NY定位下降下降子程序 到下限？NY 減速開(kāi)？NY 保護(hù)？NY 停止 如圖 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 23 左移子程序如圖 所示 左移子程序 啟動(dòng) 左 移 停 止 到左限？NYN Y 到左限？ 保護(hù)？NYNY停止按鈕？ 啟動(dòng) 如圖 右移子程序如圖 所示 右移子程序 啟動(dòng) 右 移 停 止 到右限？NYNY 到右限？ 保護(hù)？NYNY停止按鈕？ 啟動(dòng) 如圖 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 24 系統(tǒng)的特點(diǎn)與展望 舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)中，采用可編程控制器大大提高了舞臺(tái)吊桿的控制精度，提高了舞臺(tái)控制設(shè)備的可靠性。系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試后，完全達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，效果良好，取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。另外，經(jīng) PLC 在舞臺(tái)吊桿系統(tǒng)中的應(yīng)用，獲得以下幾個(gè)方面的體會(huì)： (1)在舞臺(tái)設(shè)備控制系統(tǒng)中，涉及大量輸入輸出變量的邏輯管理和控制時(shí)，利用可編程控制器 具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和卓越的性能。能比較完美的發(fā)揮設(shè)備的功能，提高產(chǎn)品檔次，降低內(nèi)耗，也使舞臺(tái)控制系統(tǒng)工作的安全性和可靠性大大提高。 (2)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，根據(jù)用戶要求通過(guò)修改 PLC 軟件，改變聯(lián)鎖、互鎖和組合功能，調(diào)整控制系統(tǒng)控制功能和流程，無(wú)需改動(dòng)任何硬件和接線。維修改造簡(jiǎn)便，安全可靠。節(jié)約成本，可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 (3)利用 PLC 的可擴(kuò)展性在舞臺(tái)設(shè)備控制中增添新的功能，進(jìn)一步完善舞臺(tái)設(shè)備的控制。利用 PLC 所具有的通訊功能，可以為劇場(chǎng)整體舞臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制打下基礎(chǔ)。 (4)利用 HMI 對(duì) 整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制， 進(jìn)入主界面后，可以看到描述定義、運(yùn)行抑制、運(yùn)行畫(huà)面等按鈕，用戶點(diǎn)擊這些按鈕，就可以進(jìn)入各個(gè)分畫(huà)面進(jìn)行相應(yīng)的操作。 系統(tǒng)的缺陷與改進(jìn) 雖然本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制要求的基本功能，但是，在實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)優(yōu)化方面還存在著一些問(wèn)題，下面對(duì)存在的問(wèn)題和解決方法作一簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 在 PLC 控制變頻器時(shí)采用的是 I/O 端口進(jìn)行控制，這樣，控制的功能只能很簡(jiǎn)單，而且接線比較復(fù)雜，增加出現(xiàn)故障的機(jī)率。為解決這一問(wèn)題，可以將通信方式改稱串行通信，這樣， PLC 可以直接將控制數(shù)據(jù)通過(guò) RS232 總線傳輸給變頻器，同 時(shí)也可以簡(jiǎn)化電路，降低設(shè)計(jì)成本。 為了方便監(jiān)控人員在現(xiàn)場(chǎng) 的控制，需要在控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)操作界面，或者控制面板，同時(shí)需要在程序中加入手動(dòng)控制部分 。 基于 PLC 的舞臺(tái)機(jī)械控制 25 總 結(jié) 通過(guò)這樣一個(gè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，我學(xué)到了很多的知識(shí)，了解了三菱 FX 系列PLC 的編程與接口技術(shù)。選擇控制系統(tǒng)方案。掌握常用工廠電氣設(shè)備的使用和國(guó)家通用的電氣規(guī)則。制作出可模擬控制的使用三菱 FX 系列 PLC 控制的皮帶傳輸機(jī)