【正文】 模擬量處理 該工程項(xiàng)目中的所有模擬量普遍采用 4— 20mA的電流信號(hào)，并且傳輸電纜的屏蔽層在 PLC側(cè)接地，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，但在實(shí)際中，用 FC105處理這些模擬量時(shí)，有時(shí)仍由于干擾而使 FC105報(bào)錯(cuò)。并且每隔一段時(shí)間 CPU內(nèi)存程序丟失。 PLC單獨(dú)接地不僅僅是為了避雷，而且是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開(kāi)放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) [24,25]。 PLC的 通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC各廠家均有采用。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC與 PLC 之間、 PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 ６． PLC控制系統(tǒng) 的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。 （ 2） 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 目前常見(jiàn)的編程器有簡(jiǎn)易編程器或 GPLLCD圖形編程器或 CRT圖形編程器等。 ４． 技術(shù)規(guī)范 ： 表 S7 系列 PLC 技術(shù)規(guī)范表 1 ５． PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 （ 1） 編程設(shè)備：編程器是 PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC及 PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 ３． 新 CPU 只能在裝有 HSP(硬件支持包 )的 STEP7 SP1 HF3 版本或 ２８ STEP7 （裝有 HSP）下組態(tài)編程， HSP(硬件支持包 )可在線升級(jí)，或通過(guò)網(wǎng)上下載。 原有 程序移植到新型CPU 上不需要更改即可正常工作。 ２． 新一代 S7－ 400 與現(xiàn)有產(chǎn)品是零部件兼容的，并繼續(xù)使用現(xiàn)有產(chǎn)品的電源、機(jī)架和 I/O 模板等的附屬配件。 CPU 通信性能顯著增強(qiáng) 由于等時(shí)模式工作中循環(huán) 周期更短， 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊連接性能有了顯著提高，特別是與驅(qū)動(dòng)裝置的通訊能力進(jìn)一步增強(qiáng) 數(shù)據(jù)傳輸速率加倍，垂直集成通訊及 PLCPLC 的通信響應(yīng)時(shí)間縮短一半。執(zhí)行復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的速度最高提高到原來(lái)的70 倍。 SIMATIC S7400 是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。這樣就使得實(shí)際硬件安裝模件和硬件組態(tài)相一致，從而， I/O 模塊上的每一點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)地址就得以確定。對(duì)某一過(guò)程站而言，實(shí)際帶有若干 ET200 遠(yuǎn)程 I/O，組態(tài)畫(huà)面中就在該過(guò)程站后的 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò)線上拖放幾個(gè) IM153 模塊形成幾個(gè) ET200 遠(yuǎn)程 I/O 接點(diǎn)。 圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 ２．軟件及組態(tài)設(shè)計(jì) 操作員站 OS 和工程師站 ES 均采用微軟中文版 WINDOWS2021 和 ２７ INTERNET ，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息、界面均實(shí)現(xiàn)漢化。 下層控制網(wǎng)采用雙 芯屏蔽電纜，適合 PROFIBUS 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、處理和控制器的通訊，為 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)。當(dāng)然不可缺少的還有故障檢測(cè)，報(bào)警，緊急情況處理，管理功能，聯(lián)網(wǎng)通訊功能等等。為了提高工作效率將低可能發(fā)生的意外情況所帶來(lái)的損失，經(jīng)常會(huì)在操作現(xiàn)場(chǎng)安裝就地操作箱方便控制。如果 M2 過(guò)載，則常閉觸點(diǎn) 00003 斷開(kāi)，只能使電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)， M1 保持運(yùn)行。可見(jiàn)只有 M1 先啟動(dòng)， M2 才能啟動(dòng)。圖 ，圖 分別為電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)聯(lián)鎖控制的 PLC/IO 接線圖和梯形圖。為了避免出現(xiàn)這種情況故在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)采用順序聯(lián)鎖控制。 圖 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制梯形圖 ２５ （ 4）軋機(jī)順序啟動(dòng)的電機(jī)聯(lián)鎖控制 圖 電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)聯(lián)鎖控 制 PLC/IO 接線圖 圖 電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)聯(lián)鎖控制梯形圖 在本 PLC 控制系統(tǒng)中由于選用的電機(jī)功率很大且數(shù)量龐大，故系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流很大。若按下反向啟動(dòng)按鈕 SB3 輸入繼電器 常開(kāi)觸點(diǎn) 00002 閉合，輸出繼電器 01001 被驅(qū)動(dòng)，并自鎖，接觸器 KM2 得電其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；停機(jī)時(shí)按下 SB1，常閉觸點(diǎn) 00000 斷開(kāi)；過(guò)載時(shí)熱繼電器常閉觸點(diǎn) FR 閉合，常開(kāi)觸點(diǎn) 00003 斷開(kāi)，這兩種情況都能使輸出繼電器 01000 或 01001 失電，從而導(dǎo)致 KM1 或 KM2 失電，電動(dòng)機(jī)停止 [11]。 （ 2） 當(dāng)出坯軌道開(kāi)關(guān)“置于”停止位置時(shí)，按“反轉(zhuǎn)按鈕， M5電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)出坯軌道向后運(yùn)行。此外還用到以下的特殊功能線圈： ２４ 000~157 I／ O點(diǎn) ３．電機(jī)的 電氣控制 在本系統(tǒng)的出坯系統(tǒng)、精整區(qū)經(jīng)常會(huì)碰到控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的問(wèn)題。確定好輸入輸出點(diǎn)后，要給它們分配一個(gè)相應(yīng)的 8進(jìn)制 PLC號(hào)。 （ 1）輸入點(diǎn)輸入總共 15個(gè)點(diǎn)，其中操作臺(tái) l1個(gè)，現(xiàn)場(chǎng) 4個(gè)。操作控制臺(tái)面板布置圖從略。 ④ 當(dāng)“升降檔板開(kāi)關(guān)”置于“上升”位置時(shí)，升降 檔板上升電磁閥 YIO得電，升降檔板升起，當(dāng)開(kāi)關(guān)置于“下降”位置時(shí)，上升電磁閥 YIO失電，下降電磁閥Yll得電，升降檔板下降，當(dāng)碰到下限行程開(kāi)關(guān) SO10后失電。 ③“推鋼機(jī)開(kāi)關(guān)”置于“推鋼”位置時(shí)，推鋼機(jī)電磁閥 Y2得電，推鋼機(jī)推鋼，當(dāng)碰到終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān) SQ13或延時(shí) l0s，電磁閥 Y12失電，推鋼機(jī)返回，當(dāng)碰到起點(diǎn)行程開(kāi)關(guān) sQl2后，停止。 （ 2）手動(dòng) ① 當(dāng)“出坯軌道開(kāi)關(guān)”置于“正轉(zhuǎn)”位置時(shí)，電機(jī) M5通電，出坯軌道向前作正向運(yùn)轉(zhuǎn)。 其工藝流程可分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作情況： （ 1）自動(dòng) ①當(dāng)操作臺(tái)上的“出坯軌道”開(kāi)關(guān)和推鋼機(jī)”開(kāi)關(guān)同時(shí)置于自動(dòng)”位置時(shí)， 出坯軌道自動(dòng)指示燈和“推鋼機(jī)自動(dòng)指示燈”同時(shí)亮，電動(dòng)機(jī) M。其作用是將切割后的鋼錠鑄坯輸出，及時(shí)送上冷床進(jìn)行下一道工序。還有上鋼裝置也需要在開(kāi)軋前檢查動(dòng)作是否正常。模擬軋鋼系統(tǒng)可模擬生產(chǎn)線上有一塊鋼或同時(shí)有兩塊鋼在軋制、由操作員選擇 PLC根據(jù)軋件跟蹤的模擬信號(hào)，對(duì) 1 和 2 飛剪直流數(shù)字控制器進(jìn)行控制，檢查切頭及切尾時(shí)剪機(jī)能否準(zhǔn)確動(dòng)作。 ５．模擬軋鋼 模擬軋鋼一般分為兩種類型：第 1種是純軟件的模擬，這種模擬軋鋼通常在上位機(jī)中進(jìn)行．主要用于數(shù)學(xué)模型的檢驗(yàn)及工藝過(guò)程的離線分析。 PLC根據(jù)生產(chǎn)線上各個(gè)區(qū)段的熱金屬檢測(cè)器和軋機(jī)的負(fù)荷繼電器的 (ON／ OFF)狀態(tài)變化來(lái)跟蹤指示字，根據(jù)跟蹤指示字的變化來(lái)判斷每根軋件的位置。在軋制生產(chǎn)過(guò)程中，同一時(shí)刻往往有多根軋件在生產(chǎn)線上的不同工序中加工處理。 PLC根據(jù)工藝設(shè)定值、精軋出口的熱金屬檢測(cè)器的 ON／ OFF信號(hào)、3＃倍尺飛剪的剪刃閉合信號(hào)、上鋼裝置的高、中及底位的接近開(kāi)關(guān) 的信號(hào)來(lái)控制上鋼裝置的液壓閥動(dòng)作由于上鋼的好壞不但受到上述電氣及機(jī)械設(shè)備的影響，還 受某些工藝因素的影響，例如軋件溫度、表面氧化鐵皮及重量等，因此 PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)還留 有人工干預(yù)修正的接口。在主操作臺(tái)的 MMI上，操作員根 據(jù)操作規(guī)程選定使用上鋼裝置的組數(shù)、 ２２ 上鋼延 間 及中位停留時(shí)間。為了保證準(zhǔn)確的上鋼，即軋件的頭不能撞到冷床的上鋼裝置上，軋件的尾部要送到冷床上，軋件的尾部要對(duì)齊便于上鋼移動(dòng)。理論上活套的形成是因咬鋼時(shí)存在的動(dòng)態(tài)速降而產(chǎn)生，但實(shí)際上起落套的控制還要考慮起落套的命令到起套輥氣缸動(dòng)作之間的時(shí)間延時(shí)因此起套的控制要綜合考慮多種因素同時(shí)也考慮落套時(shí)避免尾部擺動(dòng)而提前落套。根據(jù)捧材連軋工藝的要求，軋制不同斷面尺寸的成品，所選用機(jī)架數(shù)量 是不同的，各機(jī)架的設(shè)定速度也是隨斷面規(guī)格的變化而不同，為此起落套時(shí)要采用相應(yīng)的延時(shí)控制。 ２．起落套控制 由于微張力和活套高度控制已下放到傳動(dòng)控制器中，對(duì)微張力控制部分 PLC只負(fù)責(zé)采集粗、中軋機(jī)架間的熱金屬檢測(cè)器的信號(hào)、軋機(jī)的負(fù)荷 繼電器信號(hào)、主操作臺(tái)的操作命令及服務(wù)器 (上位 機(jī) )微張力調(diào)節(jié)給定值，并送到各傳動(dòng)控制器中。當(dāng) PLC讀到網(wǎng)上數(shù)據(jù)時(shí)，要完成數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，并按照操作工藝規(guī) 程及邏 輯將操作命令傳到傳動(dòng)控制器及 MMI系 統(tǒng)。 ２１ PLC 系統(tǒng)控制 的實(shí)現(xiàn) 由于本 PLC控制系統(tǒng)中的速度級(jí)聯(lián)、微張力及活套高度的控制下放到傳動(dòng)控制器中，主軋制線的 PLC的控制功能得以簡(jiǎn)化，其主要功能如下。 ５．實(shí)時(shí)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。反過(guò)來(lái)， PLC還將接收傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)參數(shù)，例如，實(shí)際 轉(zhuǎn)速、實(shí)際電流、微張力系統(tǒng) 自診斷 值及活套高度實(shí)測(cè)值等，以及傳動(dòng)控制器的狀態(tài)信息，例如，準(zhǔn)備好命令、故障命令、報(bào)警命令、負(fù)荷繼電器狀態(tài)及己合閘信號(hào)等。 PLC作為 通信的中樞將上位機(jī)的設(shè)定值傳送到傳動(dòng)控制器，例如，級(jí)聯(lián)系數(shù)初始值，張力修正系數(shù)等。操作臺(tái)及機(jī)旁箱(遠(yuǎn)程 I／ O)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作狀態(tài)及接近開(kāi)關(guān)、液壓站、稀油站狀 態(tài)信號(hào)以及就近檢測(cè)的軋件溫度值等通過(guò)該網(wǎng)傳 送到 PLC系統(tǒng)，并通過(guò)該網(wǎng)還要將 PLC系統(tǒng)其 它設(shè)備的操作狀態(tài)轉(zhuǎn)送到遠(yuǎn)程 I／ O站點(diǎn)，用于信 號(hào)燈的 顯示及報(bào)警。另外 設(shè)備啟動(dòng)時(shí)， PLC系統(tǒng)必須不斷向上位機(jī)傳送各設(shè)備保護(hù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、傳感器狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，用于上位機(jī) MM1人機(jī)接口顯示。上位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)工藝要求，例如，根據(jù)當(dāng)前軋輥實(shí)際輥環(huán)直徑、工藝設(shè)計(jì)的軋輥孔型參數(shù)、輥縫值、精軋末架軋輥設(shè)定的線速度值、空過(guò)機(jī)架、成品規(guī)格尺寸等計(jì)算棒材料型的寬度、高度和面積、各非 空過(guò)機(jī)架的級(jí)聯(lián)系數(shù)、延伸率的設(shè)定值，粗、中軋 機(jī)架間張力的堆拉系數(shù)、軋輥線速度的設(shè)定值、電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值、精軋機(jī)組各機(jī)架間活套高度、活套補(bǔ)償及其延時(shí)的 設(shè)定值等。這樣既保證了全系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理，又保證了各種控制、保護(hù)的實(shí)時(shí)性，真正做到分散 控制，集中管理。我們將 PLC控制程序分為信號(hào)采集、程序處理、信號(hào)輸出等部分。其與組態(tài)王的連接與轉(zhuǎn)換同上 ，僅 ADAM 型號(hào)相異而已 [21]。圖 所示可知 ADAM 向組態(tài)王提供數(shù)據(jù)的連接與轉(zhuǎn)換。否則，通訊將不能正常進(jìn)行。 ADAM5024 可根據(jù)用戶的要求輸出相應(yīng)的電信號(hào)，在儀表中顯示或者是驅(qū)動(dòng)繼電器，選擇方法同上。選擇方法是由 Advantech ADAM Unitity 給亞當(dāng)輸入相關(guān)指令予以確定。500mv、 177。 ADAM5017可根據(jù)用戶需要選擇輸入信號(hào)的類別、范圍等。 （ 3） 數(shù)據(jù)采集 新一代各類傳感器和變送器對(duì)物理信號(hào)的感應(yīng)都將轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，同時(shí)根據(jù)用戶的需要選擇電流或者是電壓信號(hào)輸出。 ADAM5000 的地址設(shè)置和初始化是通過(guò) Advantech ADAM Unitity 應(yīng)用軟件的指令來(lái)設(shè)置的。它提供智能的信號(hào)調(diào)節(jié)、模擬 I/O、數(shù)字 I/O 等功能。 ADAM5000 系列是一套內(nèi)置微處理器的智能 的傳感器接口模塊，提供了廣泛的數(shù)據(jù)采集和控制功能。 ③ 與各操作臺(tái)之問(wèn)的通信采用 Genius網(wǎng)，并采用雙網(wǎng)冗余。 ４．網(wǎng)絡(luò)通信 （ 1）主軋線 PLC系統(tǒng)通過(guò) 3種網(wǎng)絡(luò)方式與現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備通信，完成控制與數(shù)據(jù)采集： ① 與傳動(dòng)控制器 (6RA70或 6SE70)之間的 通信采用 ProfibusDP網(wǎng)。 ④ 數(shù)據(jù)顯示處理部分 組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)中，從下位機(jī)檢測(cè)的數(shù)據(jù)可以在主界面中以及實(shí)時(shí)報(bào)表中顯示，同時(shí)，在實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線中，數(shù)據(jù)變化的曲線顯示非常靈敏，同樣在歷史趨勢(shì)曲線中的走勢(shì)也是清晰可見(jiàn)，尤其是在歷史數(shù)據(jù)報(bào)表中能查詢到的過(guò)去幾十年的數(shù)據(jù)資料，以數(shù)據(jù)記錄時(shí)間、數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)等信息的形式讓讀者一目了然。我們調(diào)節(jié)采集頻率，可以看到，萬(wàn)用表的電壓信號(hào)能根據(jù)采樣周期成功地通過(guò)ADAM5017實(shí)時(shí)傳遞到組態(tài)王并顯示。 ② 步進(jìn)電機(jī)控制部分 連接 好硬件電路后及設(shè)備，運(yùn)行控制程序，可以看到，程序能夠按照設(shè)計(jì)思路正確驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。并在組態(tài)王過(guò)程瀏覽器的 “命令語(yǔ)言 ——應(yīng)用程序命令語(yǔ)言 ”中，定義一個(gè)相應(yīng)的執(zhí)行算法程序的命令語(yǔ)句。本 設(shè)計(jì) 中每一個(gè)檢測(cè)與控制過(guò)程都是單回路的，采用經(jīng)典控制理論中的簡(jiǎn)單 PID調(diào)節(jié)就可滿足控制要求。我使用了最常用的 VB開(kāi)發(fā)本 設(shè)計(jì) 的 １８ 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。