自动化系统的开放性发展趋势 

7月 21, 2008 · Filed Under 新闻动态 Industry News · Comment 

“开放控制”目前对控制工程师及其正在扩大的影响范围意味着什么?开放控制有多种含义,取决于不同的时期和应用。它可能指软硬件之间的标准互联,一直到企业和供应链。它也可能指跨平台编程的维护和易伸缩性,包括联网、编程环境和架构。

  本文讲述“开放”怎样帮助你……有希望使生活更像在大草原上自由自在地行走,而不是像在经历牙科手术的煎熬。

  开放意味着……

  西门子自动化与驱动集团基于PC自动化经理MichelJabbour认为:开放可能意味着使用标准编程语言,如符合IEC61131~3协议的编程语言;意味着与OPC等平台的标准通信。开放还意味着OEM厂商能够把定制C++代码集成到控制平台、和多设备级网络通信、甚至把PLC核作为应用程序接口(API)并把它嵌入选用的操作平台。

  另一方面,开放允许在网络、工作站和操作系统等系统领域采用商用信息技术而不是专有技术。ABB公司IndustrialIT系统市场部副总裁BobHausler这样认为。曾经为厂商专有的通信标准现在对所有人开放,“允许用户轻松地集成信息,而且不需要价格昂贵、维护困难的定制软件接口”,他补充道。

  开放已经超越了控制器的操作系统、网络协议或软件架构的范畴。AutomationDirect公司PLC与I/O产品经理PaulRuland说:“开放的控制产品还包括网络物理层中的组件、类别5的电缆、RJ-45型以太网接口、DB9和DB25连接器”。

  开放还意味着能够从多家厂商购买到多种产品并让这些产品在应用中无缝地工作,这是RockwellAutomation公司SoftLogix业务经理MikeMiclot的观点,这要求各种产品容易被所有用户买到,而且可以从自动化产品供应商获得不只一个技术来源。

  有些技术虽然不开放,但是可以和开放技术相连接,SchneiderElectric自动化业务网络主管DiegoAreces这样认为。“尽管PLC现在不开放,但是和PLC一起使用的工具逐渐开放,如ModbusTCP/IP、互联网和以太网等。用户需要开放的解决方案,但是对什么是开放的多种多样的解释造成了许多混乱。开放技术是免费的,人们可以方便地获取关于开放技术的信息而不必向哪个公司付费或参加什么组织”,他说。

  自动控制系统一直在随时间发生稳定的变化。PhoenixContact自动化系统市场经理LarryKomarek,说:“其目标是用户能够立即互连任意自动化设备,而且不必重新编程就能让它们受任意厂商的控制软件的控制。工业自动化一直在沿这个方向发展”。IEC61131标准允许同一维护人员维护不同厂商的设备。

  和大型应用所需的分立设备相比,采用软逻辑和嵌入式PLC板的工业PC机可以节省空间和安装成本,Komarek说。用户经由装有工业标准软件的PC机,通过OPC接口同控制程序通信,代替PLC厂商专有的协处理器模块。这可以降低硬件成本,增强购买的灵活性,方便于集成精选的高功能度和易用的软件。在基于微软WindowsCE的模板中嵌入PLC功能可以实现较低成本、较小尺寸的工业PC机,代替PLC,这种情况不需要操作显示屏。

用户的期望
  要求富有竞争力、更短的产品周期、更快的新品推出速度和更小的批量都导致对开放系统的需要。其他需求还有安全性、可靠性、与其他系统的信息交换、更准确和及时的信息、对生产过程更好的可视性和控制。这些需要包括:

  ■过程信息同ERP系统的集成;

  ■整个工厂范围的原料跟踪,跟踪生产过程中的产品,可以从进入工厂的原料直到离开工厂的成品;

  ■可以从一个地点看到多个信息的信息集成,以便比较不同生产线的经营效率。

  MikeMiclot认为:RockwellAutomation的用户未必期望“开放”,而是期望开放带来的灵活性和选择自由。

  EatonCorp公司生产线经理ClydeThomas说:“不过,许多用户有通过多种手段以增加竞争优势的需求,包括以技术和开放的控制架构渐进地、破坏性最小地实现企业集成、新兴技术和产品,以及它们所独有的增值——不必对单一厂商或封闭系统投资或冒投资风险”。

  PaulRuland说:“用户现在通常期望水平更高的开放控制软硬件产品,以及由此带来的较低的购置和折旧成本”。

  开放控制技术和专有控制技术可以配合使用,如AutomationDirect公司展示的这个典型的组合。用于AutomationDirect公司的DL205微模块PLC的I/O设备基于专有网络技术,采用开放的标准电缆布线和接口(通过长达30米的标准RJ-45以太网接线电缆)。这是可以和开放技术——以太网、DeviceNet、和OPC产品——组合使用的用于控制器到控制器和HMI/数据服务功能的单向专有技术。

  技术满足需求

  技术可以满足对开放系统的需求并产生效益。

  Invensys公司的工厂自动化与信息架构ArchestrA能使用软件延长传统系统的寿命,能提出经营目标,还能保护知识产权,InvensysWonderware总裁MikeBradley道。ArchestrA允许对软件应用快速装配,而不是编程,这意味着通过重新装配现有应用可以创造新的应用。

  Invensys公司基于ArchestrA的第一个产品Wonderware工业应用服务器能使客户“减少开车成本和维修费用”,MikeBradley说。同时,Invensys的其他产品也都基于ArchestrA,工具软件包将在7月之前面世,该公司ArchestrA业务总经理KevinJ.Tock如是说。

  MichelJabbour说:“西门子自动化与驱动集团把标准工程环境和控制平台分离。基于这个策略,一个应用的自动化部分对所有不同的西门子控制器都是透明的”,因此用户可以选择平台以匹配应用。

  AutomationDirect公司的Rul

  and说:“下一代PLC的本地扩展I/O也许采用高速专有芯片组和网络算法来保证预期的同步I/O扫描,但它们会采用以开放的控制接口和布线元件为特色的经济易用的包的形式”。

基于PLC和触摸屏控制的变频恒压供水系统

7月 21, 2008 · Filed Under 技术文章 Technique Articles · Comment 

1 引言

    随着3C技术(计算机、通信、控制)和变频技术的不断发展,在居民小区生活用水、工业用水、各类自来水厂、大型厂矿和消防用水等供水系统中,原来均是采用水塔、高位水箱等设备,这些设备不但占地广、投资大,而且越来越不能满足现代化的供水要求。另一方面,采用传统的方法很难保证供水的实时性,并且由于水泵是采用最大供水量设计的,由于用水高峰时间短,很容易造成能源的浪费以及由于管网压力过大而引起的管网损坏。本文以永城煤电集团水厂的控制系统为例,介绍一种基于PLC和触摸屏控制的恒压供水系统。

    2 系统简介

    永城煤电集团水厂变频恒压供水系统由PLC控制器、两台变频调速器、软启动器、触摸屏显示器、交流接触器、热继电器、压力变送器、水位变送器、流量变送器等其他电控设备以及4台75kW水泵和一台45kW的小水泵组成。

    恒压供水系统图在供水系统的蓄水池中安装水位变送器,在总出水管安装压力变送器和流量变送器,检测出水位、压力和流量,转换成4~20mA的信号,输入到PLC的模拟量输入模块,将检测到的压力信号和通过触摸屏设置的压力经过PID运算,通过控制变频器的输出频率来调整水泵电机的转速,以达到保持水压的恒定;同时通过水位检测,根据水位的高低来开启水源井的多少和调节反渗透系统的产水能力。同时,在触摸屏显示器上可以显示各个电机的电流、频率、水位、水压、工频和变频运行的时间以及各泵的运行状态。系统信息还可以通过企业的Intranet网发布到网络上,通过网络进行系统的远程诊断和控制。

    3 控制对象

    根据永城煤电集团水厂供水系统现场的实时情况,控制水厂现场设备(泵、阀门等)的开、关、停、运行;电磁阀的开启、关闭;各水源井的开启、停止;变频器的启动/停止,以实现水厂恒压供水的自动控制。

    4 系统工作原理

    该系统具有手动和自动两种运行方式:

    4.1手动运行方式选择手动运行方式时,根据需要,通过按启动和停止按钮,来控制各水泵。这种方式只在系统出现故障时使用。

    4.2自动运行方式(1)启动程序在自动运行时,首先检测5台泵是否有泵出现故障,如果1#泵出现故障,则通过触摸屏在线修改该水泵的状态,把1#泵设为故障状态,则系统启动时,自动不启动1#泵。其次检测蓄水池水位,如果符合要求,1#泵也无故障,开始启动真空泵抽真空,如果满足要求,则1#泵变频交流接触器吸合,电机和变频器连通,同时打开1#泵的电磁阀,通过检测压力的大小,PLC经过PID运算,此时变频器的输出频率从0Hz开始上升,如果压力不够,则上升到50Hz,延时后,通过软启动器,将1#泵切换到工频,再启动2#泵,依次类推,直到出水压力达到设定压力。(2)水泵切换程序根据流量传感器检测到的流量的大小,如果出水量减少,出水压力过大,则PLC控制变频器的输出频率,减少出水量来稳定出水压力。如果变频器的输出频率在20Hz,此时PLC开始计时,如果出水压力降低,则放弃计时;如果出水压力一直高于设定压力,到一定时间后,则根据先投先停的原则,PLC将先关闭正在运行的投入时间最长的泵的电磁阀,再关闭该泵,直到出水压力达到设定值(3)启动小功率泵对于永城煤电公司居民生活用水来说,其属于用水时段性很强的系统,因此在5台水泵中,1#—4#泵为75kW,5#泵为45kW。因此,当在用水低谷时,一台45kW的小功率泵就足可以保持供水压力,此时,就可以通过变频运行5#小功率泵,使其工作在低频状态,就可以维持供水系统的水压稳定。(4)远程控制和故障诊断该控制系统通过PLC的通讯模块CP340向设在局后勤处的上位机发送信息,两者之间通讯采用RS-485方式。当在上位机上发现有故障如蓄水池水位过低时,可以通知多开启水源井和反渗透装置,以提高蓄水池水位,防止因水位过低造成的水泵干抽现象。由于系统的上位机可以进行网络发布,当出现故障,而现场人员无法解决时,通过远程诊断功能,由厂家帮助处理。

    5 控制系统硬件配置及软件编程

    5.1硬件配置

    (1)PLC的配置可编程控制器采用的S7—300系列CPU-314主机,1个电源模块,2个32位I/O模块,2个16位输出模块,2个12位AD模块,1个12位DA模块和一个CP340模块。CP340和上位机之间通过RS-485进行通信。(2)触摸屏触摸屏选用生产的TP270系列,它自身具有丰富的操作系统,可以方面的通过串行通讯与编程器通信,也可以和PLC通过MPI网进行通信。通过触摸屏可以实时显示电机电流、管网压力、水位、流量、各水源井工作情况以及各种故障信息;还可以通过触摸屏对PLC进行在线控制。(3)变频器及控制方式选择在本系统中,根据冗余设计原则,采用2个三菱专用供水变频器,以在发生故障时相互备用。由PLC开关量输出控制变频器的启动/停止。

    5.2软件编程

    (1)PLC从软件配置上有系统程序和用户程序。系统程序装配在CPU模块上随硬件的产品而来。用户程序是编程器编好程序后输入到可编程序控制器的存储模块,程序是采用块式结构形式,共有5种形式:组织块(0B)、程序块(PB)、功能块(FB)、数据块(DB)、顺序块(SB)(本系统未用)。因此,在PLC软件中使各种功能的程序模块通过主程序有机的结合起来。故PLC程序主要解决现场各泵的启动程序、切换程序、启动小功率泵;模拟量的处理;与上位机和触摸屏通信数据的处理功能等。

    (2)上位机程序上位机使用VB编写通信程序和建立数据库。通信程序发出的命令帧格式要完全符合公司PLC的RS-485通信协议;对PLC发回的响应帧,上位机必须进行拆装、识别,才能正确的分离出交换数据和有用的状态信息。

    (3)触摸屏程序触摸屏程序

    主要有主画面、参数设置、供电回路、反渗透、实时曲线、报表统计、故障维护等画面组成,其结构如图2所示。图2触摸屏程序结构5结束语在供水系统中采用基于PLC与触摸屏控制的变频恒压供水系统,可以根据实际需要水压的变化自动调节水泵的转速或加减速,实现恒压供水,降低能耗;还可以延长主泵电机的使用寿命。由于采用了双变频器,在一台变频器出现故障时,系统可以自动的切换到另一台变频器,基本可以保持不间断的恒压供水,具有一定的先进性。目前,该系统在永城煤电集团水厂经过一年多的运行后,运行状况良好,达到了预期的设计要求,节能效果显著,受到了用户的好评,具有很好的应用前景

特变电工全面占据世界变压器行业技术最高峰提前完成国家十一五重大科技攻关项目

7月 21, 2008 · Filed Under 新闻动态 Industry News · Comment 

在全国人民万众一心、众志成城为成功举办奥运,夺取抗震救灾工作全面胜利而奋勇拼搏之际,一条振奋人心的喜讯从特变电工沈变特高压产品试验大厅传出。7月 4日,世界首台特高压交流1000兆伏安/1000千伏变压器通过了全部试验项目,成功研制,即将运行于晋东南—南阳—荆门世界首个1000千伏特高压交流试验示范工程。这是继5月18日世界首台1000千伏特高压并联电抗器在特变电工衡变公司研制成功,6月5日世界首台±800千伏干式平波电抗器在特变电工沈变研制成功后,特变电工自主研发的又一“国家十一五重大科技攻关项目”世界级产品。 
    发展特高压输电技术,变输煤为输电,建设绿色、节能、环保的电力“高速公路网”,是解决能源危机,建设节约型社会和创新型国家的具体举措,是国家“十一五”重大科技支撑计划、中长期科技发展规划纲要、加快振兴装备制造业计划和我国应对气候变化国家方案的重要组成部分。特高压输电具有输电容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、走廊效率高和联网能力强六大优势。以上特高压产品的成功研制,标志着特变电工已提前完成国家十一五重大科技攻关项目。
    1000兆伏安/1000千伏特高压变压器、1000千伏特高压电抗器和±800千伏干式平波电抗器都经历了长达一周的各种极端情况下的高难试验。在1000兆伏安/1000千伏特高压变压器试验中,产品经受住了雷电冲击和超过额定电压1.7倍电压加压等诸多考验,各项技术指标均优于设计要求,达到国际领先水平。国网公司、国网电科院、中国电科院、意大利CESI等单位的数十位国内外知名专家全程见证了产品试验。当看到产品在常规1.5倍条件的局放试验中几乎达到了无局放状态时,在场专家无比振奋,一致认为,能实现这一优异成绩是非常难得的,这不仅是特变电工沈变公司的技术突破,也是民族制造工业的一次技术突破!国网特高压建设部陈维江主任在试验结束后说:“今天是个难忘的日子,中国首台、同时也是世界首台1000千伏单体交流变压器在特变电工沈变诞生,而且做到了1.5倍额定电压端子放电量小于20PC,在此,我要代表国家电网公司对特变电工专家组在特高压工作中付出的艰苦努力,付出的大量心血表示感谢!”;意大利CESI公司专家表示:“世界首台1000千伏特高压变压器的诞生,无论对特变电工还是世界行业技术发展都有重大意义,能亲自见证这次试验我非常高兴!”。在此前的世界首台±800千伏干式平波电抗器试验现场见证中,南网超高压公司副总经理尚春也对特变电工的研发能力给予高度赞扬。
    以上世界级产品的成功研制,标志着特变电工已全面建成特高压产品自主创新体系,全面掌握了世界交流、直流输变电设备研制领域的最前沿技术,自主创新能力已经站上世界行业最高峰。 
    1000 千伏特高压交流产品和±800千伏特高压直流产品的成功研制,标志着我国输变电技术已处世界领先水平,中国正在实现由变压器制造业大国向强国的跨越!项目产品的研制,将为我国培养一支世界级的研发团队、管理团队和产业工人团队,全面带动我国输变电产品升极,改写世界输变电制造历史,领跑行业技术发展。
    以上成果的取得,是特变电工长期以来注重自主创新体系建设和不断加大科研开发投入的结果。多年以来,公司始终坚持将每年销售收入的5%用于科研投入并取得丰硕成果,2008年更是特变电工自主创新喜结硕果的丰收年:
    ——年初,由特变电工总承包的国家重点工程贵广二回全部产品一次投运成功,产品各项性能参数超过西门子处于世界领先水平。±500千伏直流研制技术荣获2007年度中国机械工业科学技术成果一等奖。
    ——在国家重点工程“呼辽±500千伏直流输变电工程”中,公司中标全部产品,签订了近12亿元的国内行业最大订单。全部产品均将实现自主化研制,进一步推进我国直流技术发展。
    ——在中俄直流背靠背联网工程中,特变电工研制的黑河换流站±500千伏直流换流变压器首批产品已成功发运。产品完全由特变电工自主设计、自主验证、自主采购,独立制造,真正实现了自主化。
    ——750kV电抗器、扩径导线和母线系列产品荣获中国机械工业科学技术进步特等奖,今年再次荣获代表国家科技最高水平的奖项 ——2007年度国家科技进步一等奖。
    以上产品都是国家中长期科技发展规划和国家十一五科研攻关计划的重要组成部分,是建设创新型国家、解决能源危机,实现资源节能、环境友好型社会建设的重要依托工程。以上领域的重大突破,标志着特变电工已提前实现了承担的国家“十一五”攻关计划,为中国经济的可持续发展提供了高质、高效的重大装备保障。
    同时,上半年特变电工的各项经营工作实现了又好又快发展。继2007年底公司三大产业的总资产、年产销双双超过一百亿元以后,今年上半年,特变电工的产值、销售收入、利润和税收总额分别同比增长30%,37%,100%和61%,真正走出了一条质量效益型的发展道路,实现了双百亿建设开门红。同时在成套项目建设、海外成套项目总承包合同签订、国际化战略推进等方面也取得了新的进展:
    ——承担的上合组织框架内塔国220kV输变电成套项目工程已一次送电成功,塔国总统亲自按动了送电接钮;
    ——继承建苏丹110-220kV输变电线路成功运行后,前不久再次与苏丹签订了总价值达3400万欧元的成套项目总承包合同;
    ——海外办事机制建设进展顺利,已建成覆盖五大州25个国家的海外办事机构;产品输出、技术输出、品牌输出、成套项目输出等工作正在全面推进;合资合作,跨国经营正在全面探索;特变电工正在全面走向世界,世界正在全面了解特变电工。

中国自动化行业遭遇人才“供需错位”

7月 18, 2008 · Filed Under 新闻动态 Industry News · Comment 
国外企业加速人员本土化进程
  现阶段我国自动化市场旺盛的发展势头拉动了对自动化人才的巨大需求。另外,这一两年国外自动化企业实施的包括人员本土化在内的全方位本土化战略也使得我国对自动化人才的需求骤增。 
  ABB是一家国家背景淡化的跨国公司,业内人士称其为“多国部队”。因为ABB更重视在它的业务发展到的每一个地方,不遗余力地推行人才本土化战略。 2004年10月25日,ABB集团董事长兼首席执行官杜曼先生在北京的新闻发布会上曾表示:5年后,中国将取代美国和德国成为ABB的第一大市场。为了顺利实现这一目标,ABB已经制定了清晰的5点战略,其中包括培养本地人才。根据计划,到2008年ABB将在中国招聘新员工5000名。届时,ABB在中国的雇员总数将达到约12,000名。
  现在,与一系列的中国本土化战略相对应,更多的跨国企业都把大规模的招募计划排上了日程安排。
  未来两年,施耐德中国将招收新员工2000名,今年的目标是1000名,其中“硕士以上学位的至少需要500名”。施耐得电气自1979年进入中国,目前在华已拥有4000名员工,在这4000名员工中本土化的比率达到74%。但显见,这个数字在今后的几年里将会更大提高。
  除此之外,目前在中国已拥有31,000名本地员工的西门子公司也计划2005年再增加5000名员工。西门子自动化与驱动集团(A&D) 作为西门子股份公司最大的集团之一,预计,这5000名新员工中有很大一部分是为满足该集团迅猛发展需要的。
  与国内企业展开“人才之争”
  在各跨国企业撒下天罗地网在中国大肆网罗人才的同时,中国的自动化企业也在自动化行业旺盛的发展势头的带动下逐年扩大企业规模,增加员工的人数。只是可以预见,在不远的将来,国内自动化企业寻找自动化人才将变得越来越困难。国外企业来中国争夺的不只是市场,还有塑造企业核心竞争力的关键因素——人才。优厚的待遇;成熟、灵活的机制;宽松的工作环境都是国外企业争取更多人才的优势。
  我国内地一家自动化企业的人力资源部负责人告诉记者:“我们企业的核心骨干差不多每周都会接到猎头的电话。对方公司最大的杀伤力,就是两倍以上的薪酬。”最近,他刚和一家国外的自动化企业交过手——他手下一个培养多年的优秀自动化专才被挖走了。他无奈的说:“现在以我们公司的实力水平,不可能在薪水上和跨国企业较量,只能在平时进行感情投资,可当一个人考虑到自身发展的时候,你对他的感情投资就显得那么软弱无力。我现在最怕我的员工对我说 :‘张总,我们的感情虽然很好,但我想要更好的发展……’。”
  相信我国许多企业负责人都有和这位张总相似的遭遇。
  而在早前凭着良好的学术氛围、稳定的待遇颇受人才青睐的研究所也因跨国企业的介入日渐失宠。
  沈阳自动化研究所创建至今已有47年历史,在自动化研究方面有着雄厚的实力,以前是众多自动化人才的首选,但近几年也发生了变化。研究所的桑主任向记者介绍,“作为国有性质的研究所每年在人员编制上不会有很大的变动,所以每年招到足够的人并不困难,困难的是如何招到骨干人员。受国有企业体制的限制,研究所不太可能提供像跨国企业那样优厚的待遇,并且要改变这一点也是比较困难的。”
  在这场争夺人才的角逐中,显然跨国企业已占尽优势。
  但在人们眼中似乎是强势群体的跨国企业在寻找人才的道路上走得也并不顺畅。
  罗克韦尔自动化大中国区市场及业务拓展总监谢锐新先生曾对记者透露:“今后,罗克韦尔所面临的最大问题就是人才的问题,如何招到合适的人,如何留住人。”
  看来人才的问题将是让在中国市场上竞争的所有自动化企业头疼的一个问题。经济的过快增长拉动了对电、能源的消耗,于是我们遭受了电荒、能源荒。如今自动化行业的快速发展使我们不禁要顺势推断,难道我国要面临自动化的“人才荒”?
  为了高校教育与企业的完美共舞
  其实情况不应该是这样。我国每年大批的自动化专业高校毕业生正是不断输送到社会的自动化准人才。而且,高校的专业招收人数也是以社会需求为导向的。清华大学自动化系的老师介绍,近几年设自动化专业的高校已经由210多家增加到250多家。而且每个学校自动化专业的招收人数也有不同程度的增长,这都是为满足社会对自动化人才需求的。但现实情况是企业招人的艰涩之感似乎并未缓解。
  与此相对应的,面对巨大的人才需求,自动化毕业生的就业之路也远没有想象中的容易。记者就个中原因咨询了北京航空航天大学和清华大学自动化专业主管学生工作的老师。得到的答案有两条。一方面是毕业生的心态还有待调整,他们中的大多数还是缺少从基础工作做起逐步成熟的耐心,认为那么多年的高等教育一定要为其换来一个“够档次”的工作,于是他们在众多企业之间难以抉择。另一方面,企业之间的激烈竞争也使得他们对人才的要求不断提高。企业缺少的自动化人才能很快胜任工作,具备相当丰富的工作实践经验,而这显然是刚刚毕业的学生所没有的。
  于是大量的毕业生找不到“合适”的工作,大量的工作招不到“合适”的人。其实毕业生是有的,工作也是有的,如何让毕业生在尽量短的时间内成为适应工作的“合适”的人似乎才是问题的关键所在。
  缩短“人才”的培养周期就相当于早一步拥有了人才,企业在竞争中就先赢一步。许多企业已经意识到这一点,但激烈的市场竞争又让他们不愿意“浪费”时间对新员工培训。于是有些公司对新招收的本科毕业生的要求是,大四下学期要在企业中实习,以便尽早的适应环境,加强实践。但如此一来,学校与企业之间的矛盾便产生了。校方的理由很充分:大四下学期的毕业设计是对大学教育的一次总结与升华,是增强学生动手能力的一次机会,是完成4年大学教育的一个重要环节,少了它大学教育就是不完整的,当然也不利于学生的成才。
  其实,无论是学校还是企业都是为了一个共同的目的——用人单位和学生之间能够衔接得更完美。只是用什么方法来实现它还有待我们去探索。
 
 

PLC在塑料机械上的应用

7月 17, 2008 · Filed Under 技术文章 Technique Articles · Comment 

塑料是一种重要的基础材料,由于其加工性能优越,已经成为生产生活中不可或缺的物品,广泛用于建筑材料,汽车,家电,包装,农业等行业。常见的塑料机械有三种:注塑成型机,挤出机和吹塑机。

    随着塑料机械技术的不断发展,控制器已经不只是简单的动作控制,而是包括熔体温度、注射压力、注射速度、保压时间、冷却过程及液压回路的各种参数的综合控制。传统的继电器及嵌入式控制已经不能够适应这个行业的发展,由于的高可靠性、开发周期短和应用成熟等特点,的应用占据了主导地位。目前在本行业使用较多的品牌有等。

    中国塑料机械产业规模将随着中国经济的发展和出口量的增加而扩大,自动化产品在塑料机械行业的市场具有非常大的发展空间。过去大部分塑料机械采用开环控制,目前正在向闭环控制方向发展。新的设备对控制器的控制能力和响应速度有了更进一步的要求,传统的基于嵌入式产品的控制器难以满足这些要求,这就使得到了更广泛的使用。

PLC自动控制系统可靠性研究

7月 17, 2008 · Filed Under 技术文章 Technique Articles · Comment 

 

    1、引言

    可编程控制器由于抗干扰能力强,可靠性高,编程简单,性能价格比高,在工业控制领域得到越来越广泛应用。

    工业年月机作为中央控制单元,配有组态软件,选用大屏幕实时监视界面,实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警,还可显示查询历史事件记录,系统各主要部件累计运行时间,各装置工艺流程图,各装置结构图等。中央控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换,通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式,较常距离可选用光纤通讯,更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制,根据控制对象的多少,控制对象的范围,可选用一台或多台PLC进行控制,PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器,实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的可靠性,且编程简单、灵活,因此越来越受到人们重视。

    2、控制系统可靠性降低的主要原因

    虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性,但如果输入给PLC的开关量信号出现错误,模拟量信号出现较大偏差,PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作,这些都可能使控制过程出错,造成无法挽回的经济损失。

    影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有:

    1)造成传输信号线短路或断路(由于机械拉扯,线路自身老化,特别是鼠害),当传输信号线出故障时,现场信号无法传送给PLC,造成控制出错;

    2)机械触点抖动,现场触点虽然只闭合一次,PLC却认为闭合了多次,虽然硬件加了滤波电路,软件增加微分指令,但由于PLC扫描周期太短,仍可能在计数、累加、移位等指令中出错,出现错误控制结果;

    3)现场变送器,机械开关自身出故障,如触点接触不良,变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等,这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

    影响执行机构出错的主要原因有:

    1)控制负载的接触不能可靠动作,PLC发出了动作指令,但执行机构并没按要求动作;

    2)控制变频器起动,由于变频器自身故障,变频器所带电机并没按要求工作;

    3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开,该关的没能关到位,由于执行机构没能按PLC的控制要求动作,使系统无法正常工作,降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性,必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性,否则PLC应能及时发现问题,用声光等报警办法提示给操作人员,尽快排除故障,让系统安全、可靠、正确地工作。

    3、设计完善的故障报警系统

    在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统,1级设置在控制现场各控制柜面板,用指示灯指示设备正常运行和故障情况,当设备正常运行时对应指示灯亮,当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。

为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况,专门设置了故障复位/灯测试按钮,系统运行任何时间持续按该按钮,所有指示灯应全部点亮,如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏,应立即更换,改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。

    2 级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上,当设备出现故障时,有文字显示故障类型,工艺流程图上对应的设备闪烁,历史事件表中将记录该故障。

    3级故障显示设置在中心控制室信号箱内,当设备出现故障时,信号箱将用声、光报警方式提示工作人员,及时处理故障。在处理故障时,又将故障进行分类,有些故障是要求系统停止运行的,但有些故障对系统工作影响不大,系统可带故障运行,故障可在运行中排除,这样就大大减少整个系统停止运行时间,提高系统可靠性运行水平.

    输入信号可靠性研究

    要提高现场输入给信号的可靠性,首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关,防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序,增加输入信号的可信性。

    在现场输入触点后加一定时器,定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定,一般在几十ms,这样可保证触点确实稳定闭合后,才有其它响应。模拟信号滤波可采用图

    程序设计方法,对现场模拟信号连续采样次,采样间隔由转换速度和该模拟信号变化速率决定。次采样数据分别存放在数据寄存器中,当最后次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉最大和最小值,保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器中

    提高读入现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点,利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制,由于储罐的尺寸是已知的,进液或出液的阀门开度和压力是已知的,在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的,如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大,判断可能是液位计故障,通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护,当开关动作时发出信号给,这个信号是否真实可靠,在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比,如果液位计读数也在极限位置,说明该信号是真实的;如果液位计读数不在极限位置,判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障,同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法,大大提高了输入信号的可靠。

    5、执行机构可靠性研究

    当现场的信号准确地输入给PLC后,PLC执行程序,将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作,当执行机构没有按要求工作,怎样发现故障?我们采取以下措施:当负载由接触器控制时,启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制,启动时接触器是否可靠吸合,停止时接触器是否可靠释放,这是我们关心的。

    X0为接触器动作条件,Y0为控制线圈输出,X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点,定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位,R0为ON表示有故障,做报警处理;R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能,由故障复位按钮清除。

    当开启或关闭电动阀门时,根据阀门开启、关闭时间不同,设置延时时间,经过延时检测开到位或关到位信号,如果这些信号不能按时准确返回给PLC,说明阀可能有故障,做阀故障报警处理。程序设计如图3b

    所示。X2为阀门开启条件,Y1为控制阀动作输出,定时器定时时间大于阀开启到位时间,X3为阀到位返回信号,R1为阀故障位。

    6、结论

    我们在胜利油田胜利采油厂胜砣注聚站自动控制系统设计中采用了以上方法,经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。

详述工业应用中变频驱动器的电磁兼容性

7月 10, 2008 · Filed Under 技术文章 Technique Articles · Comment 

电磁兼容性(EMC)是电气/电子设备在其安装环境中既不引起也不会受到电磁干扰(EMI)运行的能力。电磁干扰是指由于不规则的能量通过线路的连接或电磁波辐射进入设备从而影响设备操作的干扰。辐射引起的电磁干扰,也称为射频干扰(RFI)。传导引起的电磁干扰也就是所谓的高频噪音。

    美国的规范和标准

    在美国,没有规范和标准具体和完整地涵盖变频驱动器(AFDs)的电磁兼容性。

    FCC标准

    美国联邦通讯委员会(FCC)标准的第15部分适用于放射无线电频率能量的未经授权的设备。FCC第15部分适用于所有变频驱动器,因为它属于易辐射设备。第15部分涵盖的所有设备必须在满足第15.5条所列的一般运行条件中操作。第15.5条的宗旨是要求该设备不得干预任何一家合法经营的广播、导航或安全服务,且必须接受其他设备造成的任何干扰。根据第15.13条,易辐射设备的制造商应采用良好的工程实施,以尽量降低有害干扰的风险。

    FCC15适用于由微处理器控制的变频驱动器,因为它属于数字设备。作为商业或工业设备,变频驱动器是特例,它只适用于第15.5条(上文所述)所规定的一般运行条件……。尽管如此,美国联邦通讯委员会仍强烈建议这些特殊设备的制造商应努力满足FCC15的技术标准。

    FCC15限制由数字设备传输到公共设施电力线路的无线电频率电压,频率范围为0.15至30兆赫。FCC15还限制了数字设备辐射的磁场强度,频率范围为30兆赫及以上。传输到电力线路中低于FCC规定频率的电压视为谐波失真电压。而谐波失真在IEEE519标准中有定义。

    把驱动器当作FCC15中的数字设备来评价

    驱动器的微处理器不太可能是电磁干扰的重要来源。驱动器电磁干扰和射频干扰最重要的潜在来源是功率开关电路。这种潜在的来源在很大程度上与微处理器的设计或其他类型的控制电路无关。设备中所产生的电磁干扰是在直流总线的正负极来回转换输出端形成交流输出波形引起的。每一次输出开关操作,端电压(对于一个480伏的驱动器)从一极650伏跳跃到相反极650伏。这种瞬时电压的变化有可能产生大量的无线电频率能量。

    把驱动器当作一个微处理器控制的数字设备来评价时,并不是产生电磁干扰最重要的来源。

    寻求满足FCC标准的驱动器

    由于应用的规定不是非常明确和严格,几乎所有不具备电磁过滤功能的驱动器都被称为符合FCC15标准。

    驱动器必须满足FCC15对A类或B类数字设备对传输和辐射标准的要求,但是FCC15并没有包含或说明为驱动器设计的测试方法。由于没有说明相应的测试方法,任何表示驱动器符合指定标准的说法都是值得怀疑的。

    FCC15关于传输辐射的标准在2002年的协调国内的需求以符合国际电工委员会(IEC)

    制定的国际标准委员会--无线电干扰国际特别委员会(CISPR)(见FCC02-157)中作了修订。

CISPR11标准提供了一个测试驱动器是否符合这些标准的方法。

    CISPR12制定的辐射标准比FCC15的要低。因此,在2003年FCC15增加了FCC15.109。

    这部分a节和b节中提到可选的辐射标准,数字设备应该符合CISPR22(1997)(见FCCDA03-3848)。

    CISPR22针对数字设备,而CISPR11涵盖了工业科学和医疗设备。美国食品药物管理局鼓励医疗电子设备制造厂商采用CISPR11。

    欧盟委员会指示

    在欧洲经济共同体,欧盟委员会为各种产品制定不同的标准。很多都来自IEC制定的标准。电力驱动系统的EMC产品标准——EN61800-3(或IEC61800-3)是变速驱动器的主要标准。这个标准的检测方法包含测试过程和细节,特别适合驱动器,而且这个标准相当全面。它包括驱动器的电磁辐射和辐射免疫。

    IEC61800-3定义的两种安装环境

    第一种环境

    第一种环境包括住宅楼宇。它还包括不通过中间变压器直接和为住宅建筑供电的低压供电网络连接的设施。

    第二种环境

    第二种环境包括除了与为住宅建筑供电的低压供电网直接连接的其他所有设施。

    IEC61800-3针对两种用户制定销售计划

    无限制的销售

    无限制的销售指设备供应不依赖于顾客或用户使用设备的电磁兼容能力的销售模式。

    限制销售

    限制销售是指制造商限制为个人或团体在设备的电磁兼容方面拥有技术能力的供货商、顾客或用户供应设备的销售模式。必须按照安装手册的提示来安装驱动器。

    其他信息

    其他资讯可在ABB的两个出版物中找到:

    -第二号技术指南,欧盟委员会指示要求和调速电力驱动系统

    -第三号技术指南,电力驱动系统中满足EMC的安装和配置

    建议具有最全面的电磁兼容性的驱动器应该满足国际电工委员会61800-3电磁兼容标准和辐射标准,限制销售且安装在第一种环境中。手册中必须包括安装驱动的说明以便符合辐射标准。

    符合上述规定的驱动器通常会满足FCC15的技术要求,包括A类数字设备的辐射标准。

PLC基本指令系统特点

7月 10, 2008 · Filed Under 技术文章 Technique Articles · Comment 

PLC的编程语言与一般计算机语言相比,具有明显的特点,它既不同于高级语言,也不同与一般的汇编语言,它既要满足易于编写,又要满足易于调试的要求。目前,还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的其编程语言都具有以下特点图形式指令结构:程序由图形方式表达,指令由不同的图形符号组成,易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形,用户根据自己的需要把这些图形进行组合,并填入适当的参数。在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系,很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,也受用户欢迎,明确的变量常数:图形符相当于操作码,规定了运算功能,操作数由用户填人,如等中的变量和常数以及其取值范围有

    简化的程序结构:的程序结构通常很简单,典型的为块式结构,不同块完成不同的功能,使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念

    4.简化应用软件生成过程:使用汇编语言和高级语言编写程序,要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言,只需要编辑一个过程,其余由系统软件自动完成,整个编辑过程都在人机对话下进行的,不要求用户有高深的软件设计能力。强化调试手段:无论是汇编程序,还是高级语言程序调试,都是令编辑人员头疼的事,而的程序调试提供了完备的条件,使用编程器,利用和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等,并在软件支持下,诊断和调试操作都很简单。

    总之的编程语言是面向用户的,对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。

Modbus技术在变频调速系统上的应用

7月 4, 2008 · Filed Under 技术文章 Technique Articles · Comment 

1、预缩机原理简述

  预缩机是印染行业中织物后整理的最后一道工序,它是将织物经过机械物理预缩(橡胶毯)的方法,使其预缩率降低,手感改善。基本配置由四个单元组成:给湿单元、橡胶毯预缩单元、呢毯整理单元和出布单元。给湿单元完成预缩前的给湿准备,以使织物拥有一定的含湿量,便于织物预缩。其拖动部分为一只糙皮辊。由一个2.2KW电机拖动。橡胶毯预缩单元是本机的核心,主要是通过橡胶毯挤压以使织物经向产生收缩。挤压由一个φ616mm的辊筒和另一个辊筒的相对运动完成,拖动由一个15KW的电机完成。呢毯整理单元主要用以烘干织物和改善手感,由一个3KW的电机拖动一个φ2000mm的大滚筒完成。出布单元由一个1.5KW的电机拖动摆布斗完成。其工艺流程如下:

进布单元-橡胶毯预缩单元-呢毯整理单元-落布单元

2、系统配置方案

  在本方案中,触摸屏采用日本Proface公司生产的GP系列,PLC采用西门子公司S7-226系列,变频器采用丹佛斯VLT2900系列,由于该系列变频器内已经内置了RS485接口且支持modbus协议,故这使该系统性价比非常高。S7-226系列的CPU内置了两个通信口,这两个通信口都为RS485接口,均可在三种方式下工作,即PPI方式、MPI方式及自由通信口方式。PPI是point-to-point的缩写,即点对点方式,是西门子公司专为S7-200系列开发的一个通信协议,在本案中,我们可把其中的一个通信口设置为该方式,用以连接HMI,进而做人机交换信息用。而第二个通信口我们把它设置成自由口通信方式。自由口通信方式是S7-200系列非常有特色的功能。在该方式下,依据和他通信的其他设备的公开的通信协议来编程 S7-200的通信。我们在本方案中用它连接变频器以实现它们之间的相互通信。相关系统框图如下图所示:(基于本文阐述的重点,其它的如变频器和电机组成的自反馈系统不再画出和赘述。)



 

3、 自由口通信和Modbus协议在S7-226和丹佛斯VLT2900系列变频器的应用

A. 通讯协议及其在PLC和变频器上的基本设置

  既然双方控制器要建立通信,它们必将共同遵循一定的规约,这即称之为协议。本系统中,PLC建立的通讯规约将依从于变频器的规约,即Modbus协议,这是因为支持自由口通信模式。

l 自由口通信模式:

  CPU串行通信口可由用户程序控制,这种操作模式称作自由口通信模式。在该模式下,用户程序可以使用接受中断、发送中断、发送指令(XMT)和接受指令(RCV)来进行通信操作。利用该模式,PLC可以和任意第三方串口进行通信。SMB30(用于端口0)和SMB130(用于端口1)用于选择波特率、奇偶校验、数据位数和通信协议。

l Modbus通信协议

a.Modbus通信是一种被用于在智能设备间建立主从方式的通信,它可以通过如RS232C、RS485等多种传输方式进行传播。它分为两种串行传输方式:ASCII和RTU(Remote Terminal Unit,远程测控中断)。它们定义了数据如何打包、解码的不同方式。丹佛斯VLT2900系列支持的是RTU方式,其格式是:

1起始位

8位数据

1奇/偶校验

1停止位

其中奇偶校验和停止位可以是0.即可以没有。

  Modbus由一个主站(PLC)和最多31个从站(本系统中为4个)组成。主站负责发送指令,从站则是响应指令。在某一时刻,只能有一个从站能和主站进行连接。

b.丹佛斯VLT2900系列变频器内置了RS485物理接口,且同时支持Modbus协议。其相关的参数如站地址、波特率、校验等在561#、500#、570#及501#参数组内设置。

B. PLC和变频器通信的信号格式

l 丹佛斯VLT2900系列变频器支持标准的Modbus-RTU信号,其格式如下:

驱动器地址

功能码

数据

故障检查

 

驱动器地址:本文为变频器地址。值为0~32.若设定为0,即为广播方式,则从PLC同时向所有的变频器传送指令信号,而变频器不反馈响应信号。

功能码:丹佛斯VLT2900系列支持以下几种功能码(16进制)。

功能码

功能

功能码

功能

01H

读位存储器状态

06H

写一个字存储器

03H

读字存储器状态

0F

写多个位存储器

05H

写一个位存储器

10H

写多个字存储器

数据:存储寄存器地址和数据组合构成一组数据。因指令的内容不同数据长度不同。

故障检查:对于RTU方式,一般采用CRC-16的方式进行,后面我们将做进一步的说明

l 丹佛斯VLT2900系列变频器编址

  既然PLC与变频器通信时操作对象是存储器,故变频器内部必须有PLC能识别的存储器地址相对应。变频器生产厂家不同会导致其编址方法的不同。丹佛斯VLT2900系列变频器编址和你在其说明书上看到的参数号是遵从一等式的,即参数地址(HEX)=[(参数号×10)-1>(DEC)。

l Modbus信号举例

a) 通过重写控制字与参考值的方式,启动电机并使之运行在50%的转速下。

指令信号:[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [04> [7C> [04> [00> [20> [9D> [01>

该指令中

[01>为驱动器地址

[0F>为功能码,是指本命令为写多个位存储器指令;

[00> [00>指出将要写入数据的起始地址为位存储器的首地址。

[00> [20>为写入长度,20HX=32DEC位数据。

[04>为要写入位的总字节数为4个。

[7C> [04> 047C是启动电机的控制字内容,在实际传输中为低位前置。

[00> [20>为电机运行的参考值,在实际传输中低位前置。

[9D> [01>为计算出的CRC-16值

正常时其响应信号应为:

[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [54> [13>

b) 按频率指令60.0HZ传送到1#变频器(地址为01),

指令信号:[01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>

正常时响应信号为: [01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>

C. 信号的发送和接受指令:

  当信号格式被确定后,我们所要做的是从PLC如何把它们发送出去和如何接收变频器的响应信号了,在自由口模式当中,信号可以用XMT命令发送,用RCV命令接收,另外我们还可以利用SMB2(接收缓冲字节)配合其它如MOV指令等来实现字符的接收。在系统中,设计了诸如发送完成、接收完成等中断事件,我们将很方便的通过它们来控制整个程序的运行。

4、 PLC程序的设计

a) 数学模型:由于各个单元间是采用线性比例同步的,所以构建其数学模型非常简单,只要使某单元的转速和其相邻上一级单元遵循数学公式V1=k×V2即可。为了调节两单元之间的张力,我们只需调节两单元间比例k即可。这里需提醒注意的是:某一单元的转速必须以上一级为基础进行比例调节,这样才不至于在调节单元的速度时,影响其它单元间的张力。

b) 程序框图

c) 程序结构

  程序结构包括主程序、初始化子程序、停车子程序、开车子程序、比例设定子程序和速度计算子程序。其中与通信有关的程序有CRC-16校验程序、发送中断程序、接收中断程序等。下面主要介绍一下CRC-16校验程序。

  CRC是 “Cyclical Rendundancy Check” (循环冗余码校验)的英文简称。 CRC码为2个字节,16位的二进制值。故又叫CRC-16。由发送设备计算CRC值,并把它附到信息中去。接收设备在接收信息过程中再次计算CRC值并与CRC的实际值进行比较,若二者不一致,亦产生一个错误,校验开始时,把16位寄存器的各位都置为“1”,然后把信息中的相邻2个8位字节数据放到当前寄存器中处理,只有每个字符的8位数据用于CRC处理。起始位,停止位和校验位不参与CRC计算。 CRC校验时,每个8位数据与该寄存器的低位内容进行异或运算,然后向最低有效位(LSB)方向移位,同时用零填入最高有效位(MSB)后,再对LSB检查,若LSB=1,则寄存器与生成多项式(16#A001)异或,若LSB=0,不作异或运算。重复上述处理过程,直至移位8次,最后一次(第8次)移位后,下一个8位字节数据与寄存器的当前值异或,再重复上述过程。全部处理完信息中的数据字节后,最终得到的寄存器值为CRC值。在程序编制时,可以使用FOR/NEXT指令,并使用一次嵌套。在发送时,CRC值附加到信息时,低位在先,高位在后

轧钢自动化 让数据说话

7月 1, 2008 · Filed Under 新闻动态 Industry News · Comment 

当前,原料价格及人力成本在高速增长,为有效提高生产效益和降低生产成本,计算机自动化已成为轧钢企业管理的重要手段之一。它充分利用现场采集的实时数据信息,为生产管理服务,进一步加强现场工艺设备状况的监控和控制,帮助管理人员迅速做出决策,实现管理、控制的一体化,在节能降耗方面得到很大提升,可增强企业的竞争力。

在韶关钢铁的计算机自动化系统中,以计算机Window2000系统为平台,使用 v5.3和SQL Server 2000及 6.0软件,实现了对轧钢现场实时数据管理。该系统以计算机自动化为核心,对轧钢过程中每条钢坯的质量数据和工艺数据进行跟踪,实现对数据的收集、存储、查询、更新和统计等功能,并生成符合工艺要求的报表。自2005年投入使用以来,近3年期间,系统运行良好、性能稳定,实现了轧制生产和管理的自动化。

系统通过对现场各种数据的采集,借助网络通信上送至PLC(可编程逻辑控制器)的数据模块,经过内部程序完成实时数据处理,上送至上位机的操作室和服务器,同时下传上位机的控制命令到现场各个控制单元,上位机上显示控制单元的动作过程和各种实时数据。在整个过程中,生产线上所有的网络、控制、模块单元的数据处于高速传输状态,每100ms刷新一次,并不断发送和接收数据。

四层结构紧密集合

 

 

该轧制自动化控制系统也像所有典型的分级控制系统一样,在网络结构上可以分为四层,即数据采集层、过程监控层、数据管理层和信息服务层,如图所示。

数据采集层由两套德国西门子公司的Simatic S7-400系列PLC、各种传感器以及一些采集板卡组成,实时检测轧机、活套以及操作箱等现场数据。同时,系统将轧制压力、张力、活套传感器、热金属检测器等模拟量或数字量信号以及运行、停止等开关量信号,分别通过硬线和-DP网送入PLC系统的I/O扩展模块,经过放大、隔离、滤波处理后,转换成数字信号,通过计算机网络向上层传送,完成对生产轧制的数据采集。

过程监控层即上位机监控站,布置在操作室,负责读取PLC传送来的数据流,并进行分析和处理,然后送到数据管理层的服务器,分别绑定在数据表单的各个字段上。此时,系统也负责向传输控制单元发送数据,并在前台实时显示关键数据,完成工艺的监控。

数据管理层包含两台计算机,一台作为数据库服务器,完成轧制过程中实时数据和工艺数据的存储、录入、监控、备份和维护等工作; 另一台作为优化计算机,完成数据的处理以及轧制过程的优化、自适应及自学习。

信息服务层计算机分布在不同的工段和科室。它们都安装有前台数据库应用程序,以数据库服务器为中心,采用C/S结构组成星形计算机局域网(LAN)。网内每一台计算机都可以访问数据库,完成浏览、查询、统计、报表打印等操作。如果用户有足够的权限,可以通过登录框更改登录口令并对数据进行修改。

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