電線生產(chǎn)線遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

田紅芳 齊向勇 楊 越

摘要:系統(tǒng)采用西門子SIMATIC S7-300PLC與系統(tǒng)監(jiān)控軟件WinCC相結(jié)合,綜合實現(xiàn)遠程控制電線外絕緣層的生產(chǎn),可實施性高,操作方便。該系統(tǒng)集成了自動控制和上位機遠程監(jiān)控的優(yōu)點,并保留了現(xiàn)場的手動電氣控制,使電線生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程更加靈活、穩(wěn)定、安全,用戶管理更加簡單方便,并且大幅提高了生產(chǎn)線的效率。

關(guān)鍵詞:PLC;WinCC;電線生產(chǎn)線;遠程控制

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)35-0148-02

目前,應(yīng)用PLC及上位機實時監(jiān)控系統(tǒng)是工業(yè)自動化電氣控制的主要發(fā)展方向。本次設(shè)計采用西門子SIMATIC S7-300系列PLC及系統(tǒng)監(jiān)控軟件WinCC控制電線絕緣層擠塑生產(chǎn)線,從電線生產(chǎn)線各部分功能和生產(chǎn)流程入手,詳細描述了在運動控制的硬件配置和控制程序,以及上位機監(jiān)控實時軟件的設(shè)計方案。

一、控制系統(tǒng)構(gòu)成

生產(chǎn)線主要包括控制系統(tǒng)有(如圖1所示):(1)牽引張力運動控制,由牽引電機開環(huán)控制,設(shè)定電線生產(chǎn)速度,放線電機(開卷機)與收線電機(卷曲機)分別與前后張力檢測及控制單元為整線提供張力;(2)擠出機控制,溫控器反饋控制擠出機加熱溫度,直流調(diào)速器通過測徑儀實現(xiàn)反饋控制出料速度(電機速度);(3)以液位繼電器及溫控器控制的閉環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制系統(tǒng)以及開環(huán)運行的風(fēng)干、印字、火花機。

各設(shè)備協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)電線生產(chǎn)。首先線芯由主動放線裝置引出,進入由固定滑輪組成的線張力裝置,通過壓力傳感器反饋控制放線電機維持繞線保持緊張狀態(tài),以確保芯線伸直進入擠出機機頭,保證塑料絕緣層的厚度均勻性。擠出機擠出速度及機頭中模芯、模套決定著控制絕緣層的厚度及擠出壓力。擠塑機采用水、風(fēng)同時冷卻方式,冷卻水壓由水泵提供。當(dāng)機頭擠出塑料的溫度、光澤、速度合適時,就可以啟動生產(chǎn)線進行生產(chǎn)。裸銅線經(jīng)擠塑機被塑封上均勻的絕緣材料,線體測徑后經(jīng)過水槽,在進行風(fēng)干,使塑料導(dǎo)線固化成型再由印字機印字。絕緣導(dǎo)線經(jīng)火花幾耐壓擊穿檢測后,經(jīng)由 400/ 600線張力裝置最后收線成盤。

根據(jù)現(xiàn)場情況按功能把系統(tǒng)分為6個部分(如圖2所示),分別為:總控制臺,收放線部分,牽引部分,擠出機部分,冷卻水部分和火花、風(fēng)干、印字部分。其中收放線與牽引部分實現(xiàn)了電線的運動控制,擠出機則保證了電線絕緣層均勻包敷的實時控制。

二、WinCC系統(tǒng)監(jiān)控軟件的應(yīng)用與設(shè)計

SIMATIC WinCC屬于SIEMENS SIMATIC工業(yè)控制系統(tǒng)方案中的重要產(chǎn)品,廣泛適用多種工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。在自動化解決方案中,簡便高效的組態(tài)工具可以明顯降低工程成本。并且一般來說簡便高效的組態(tài)系統(tǒng)提供的用戶界面都比較直觀。WinCC在面向?qū)ο蟮亩嗾Z言工程與組態(tài)環(huán)境下,提供了方便的組態(tài)用戶界面、工具及相關(guān)提示和全面的在線幫助。對提高生產(chǎn)線的監(jiān)控能力有著重要作用。

WinCC程序結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示:

三、遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)方法

在初步實現(xiàn)了上位機監(jiān)控的功能后,便可使用WinCC軟件自帶的遠程監(jiān)控功能。在系統(tǒng)中監(jiān)控中心的WinCC作為服務(wù)器,其他監(jiān)控中心的WinCC作為客戶機。在WinCC服務(wù)器建立兩個個無符號的內(nèi)部整數(shù)變量,一個作為權(quán)限值,并根據(jù)不同級別的監(jiān)控中心對這個變量設(shè)置不同的數(shù)值,另一個作為權(quán)限標志,然后生成Server data,WinCC客戶機裝載Server data,這樣客戶機就能對服務(wù)器定義的變量進行讀寫操作。在組態(tài)畫面時,對每一個控制按鈕的properties中的Miscellaneous的operator連接權(quán)限值變量,根據(jù)級別的不同而對這個屬性設(shè)置不同的值,從而實現(xiàn)只有當(dāng)權(quán)限在本級時,才可以對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。同時在操作畫面上組態(tài)一個I/O 域,連接另一個變量標志變量,用來顯示當(dāng)前操作權(quán)限在哪一級。若權(quán)限在它的上級,它可以申請權(quán)限;若在它的下級,它可以收回權(quán)限。

服務(wù)器組態(tài)步驟:

1.在服務(wù)器上創(chuàng)建類型為“多用戶項目”的新項目。

2.在服務(wù)器上組態(tài)必需的項目數(shù)據(jù)(畫面、歸檔、變量……)。

3.包括要組態(tài)的客戶機或在服務(wù)器的計算機列表中要進行遠程監(jiān)視的客戶機。

4.給客戶機分配操作權(quán)限,以啟用遠程組態(tài)。

5.激活服務(wù)器上的數(shù)據(jù)包自動導(dǎo)入功能。

6.在服務(wù)器項目中組態(tài)客戶機屬性(起始畫面、鎖定組合鍵……)。

客戶機組態(tài)步驟。

1.組態(tài)服務(wù)器項目。

2.創(chuàng)建和導(dǎo)出服務(wù)器數(shù)據(jù)包。

3.組態(tài)客戶機上的數(shù)據(jù)包導(dǎo)入。

4.組態(tài)客戶機上的客戶機項目。

四、結(jié)論

本系統(tǒng)論述了電線生產(chǎn)線遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用,經(jīng)過各種功能測試和應(yīng)用測試表明:該系統(tǒng)實現(xiàn)了上位機與PLC之間的實時通訊,通過遠程動畫演示、同步通訊,再現(xiàn)了生產(chǎn)線設(shè)備工作狀態(tài),提高了人機交互能力。

參考文獻

[1]丁瑞昕.電纜生產(chǎn)線控制系統(tǒng)分析與設(shè)計[J].PLC工控機與集散控制系統(tǒng),2007,(4).

作者簡介:田紅芳(1968- ),北方工業(yè)大學(xué)教授,工學(xué)碩士,研究方向:電氣控制、樓宇自動化、自動化裝置等。