鍛造線自動(dòng)化控制系統(tǒng)①

摘 要：隨著自動(dòng)化程度的提高，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和安全系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合已成為趨勢(shì)，該文針對(duì)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)實(shí)際案例分析，闡述鍛造線總控系統(tǒng)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC PROFIBUS-DP 安全系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)

中圖分類號(hào)：TG315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0037-01

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集、跟蹤、管理、存儲(chǔ)、打印，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線互聯(lián)與控制室內(nèi)人機(jī)界面組成一個(gè)全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述

生產(chǎn)線自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、主控PLC、安全PLC組成?？偩€控制系統(tǒng)采用兩層總線結(jié)構(gòu)，上層采用以太網(wǎng)，下層采用PROFIBUS-DP總線。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、主控PLC通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線連接到交換機(jī)上，保證實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速實(shí)時(shí)通訊?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層采用PROFIBUS-DP為通訊總線，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。安全PLC通過(guò)PROFIBUS-DP總線與主控PLC進(jìn)行通訊。

PROFIBUS-DP總線與各分設(shè)備通過(guò)DP耦合器進(jìn)行通訊，為避免單根總線電纜故障導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓，DP耦合器統(tǒng)一放到總控室控制柜中。

安全總線采用PILZ公司的安全PLC，現(xiàn)場(chǎng)安全門開關(guān)、各分設(shè)備的急停開關(guān)通過(guò)硬線接到總控室安全PLC的IO模塊上，傳輸急停、安全門等安全信號(hào)，保證人身、設(shè)備安全。

2 控制方式

生產(chǎn)線運(yùn)行控制功能主要是協(xié)調(diào)、控制、保障整條鍛造生產(chǎn)線安全、可靠、高效的運(yùn)行，根據(jù)工藝要求把生產(chǎn)線分成四個(gè)區(qū)域。

中頻爐、去氧化皮及傳送裝置區(qū)域；

輥鍛機(jī)、輥鍛機(jī)械手區(qū)域；

16000T壓力機(jī)、主機(jī)工位轉(zhuǎn)移、主機(jī)出料機(jī)器人、噴霧潤(rùn)滑機(jī)械手區(qū)域；

切邊機(jī)、扭拐機(jī)、精整壓力機(jī)、扭拐用機(jī)器人、精整用機(jī)器人、切邊出料及傳送車區(qū)域。

采用分區(qū)域啟動(dòng)、分區(qū)域控制的方式來(lái)完成整個(gè)生產(chǎn)線的控制?？偩€通過(guò)檢測(cè)各個(gè)單機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在某一區(qū)域或某一設(shè)備故障時(shí)，指揮其它設(shè)備動(dòng)作，根據(jù)不同的狀態(tài)對(duì)各單機(jī)設(shè)備發(fā)出不同的指令（等待，再恢復(fù)，或是全線停車）。

控制方式可分為自動(dòng)控制、區(qū)域聯(lián)動(dòng)和手動(dòng)控制。進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)，由主控PLC按預(yù)先編輯的程序?qū)ιa(chǎn)線進(jìn)行控制。生產(chǎn)線正常啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)進(jìn)行自動(dòng)控制方式運(yùn)行。區(qū)域聯(lián)動(dòng)方式用于實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部的設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域的單獨(dú)控制或區(qū)域內(nèi)設(shè)備聯(lián)調(diào)。

3 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要由以太網(wǎng)交換機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、主控PLC和安全PLC組成，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)生產(chǎn)的管理和生產(chǎn)線的控制，是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能。

（1）生產(chǎn)線的監(jiān)視功能

生產(chǎn)線的監(jiān)視功能通過(guò)監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的顯示，以及控制系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)的顯示，以圖形化的形式顯示生產(chǎn)線的狀態(tài)，幫助操作人員及時(shí)了解生產(chǎn)的信息。監(jiān)視功能又分為系統(tǒng)總體監(jiān)視功能、分類設(shè)備監(jiān)視功能和趨勢(shì)顯示功能。

（2）生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集和記錄功能

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，供操作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)使用。

（3）生產(chǎn)線的控制功能

生產(chǎn)線控制功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制功能、前橋或曲軸模式選擇功能和設(shè)備管理與維護(hù)功能。

（4）生產(chǎn)線的報(bào)警處理功能

監(jiān)控系統(tǒng)提供豐富的報(bào)警功能，用于顯示、處理生產(chǎn)線的報(bào)警信息，具體內(nèi)容包括：報(bào)警顯示功能、報(bào)警處理功能、報(bào)警等級(jí)功能和報(bào)警歸檔功能。

報(bào)警顯示功能：監(jiān)控系統(tǒng)提供報(bào)警頁(yè)面、硬件報(bào)警、報(bào)警匯總等頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警信息的實(shí)時(shí)文字顯示。

報(bào)警處理功能：當(dāng)產(chǎn)生報(bào)警后，操作員需要對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行處理，操作包括：確認(rèn)、屏蔽、使能。打開頁(yè)面，右擊某條報(bào)警信息，彈出報(bào)警處理菜單，操作員通過(guò)點(diǎn)擊相關(guān)菜單項(xiàng)完成處理操作。報(bào)警處理操作包括確認(rèn)、屏蔽和使能三種方式。

報(bào)警等級(jí)功能：報(bào)警等級(jí)分為2級(jí)，分別是緊急報(bào)警、警告信息。每條報(bào)警信息都有一個(gè)報(bào)警等級(jí)，在報(bào)警信息列表中等級(jí)高的報(bào)警被優(yōu)先響應(yīng)。另外，不同等級(jí)的報(bào)警使用不同顏色的文字區(qū)分。

報(bào)警歸檔功能：生產(chǎn)線所有報(bào)警信息都會(huì)被歸檔到本地硬盤文件中。另外，針對(duì)不同的報(bào)警信息產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，如確認(rèn)、使能等處理操作都會(huì)被歸檔。操作員可以通過(guò)“報(bào)警匯總”頁(yè)面查看近期的報(bào)警歷史記錄；另外還可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)表功能來(lái)對(duì)報(bào)警歷史記錄進(jìn)行查看、生成報(bào)表和打印。

（5）顯示和打印功能

監(jiān)控系統(tǒng)提供豐富的統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，“報(bào)表系統(tǒng)”可以按日、周、月或時(shí)間范圍生成數(shù)據(jù)報(bào)表、操作記錄報(bào)表、報(bào)警信息報(bào)表等。操作員可以進(jìn)行報(bào)表的查看和打印操作。

（6）權(quán)限功能

監(jiān)控系統(tǒng)提供2種操作權(quán)限來(lái)保證系統(tǒng)安全，分別為運(yùn)營(yíng)操作級(jí)和系統(tǒng)管理級(jí)。系統(tǒng)管理級(jí)是指在對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行軟件維護(hù)、故障維修等管理時(shí)的權(quán)限分級(jí)，該級(jí)別的用戶及權(quán)限設(shè)置通過(guò)組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)營(yíng)操作級(jí)是指監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的用戶操作權(quán)限分級(jí)，可根據(jù)用戶需求設(shè)置不同的操作級(jí)別，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，用戶需輸入合法的用戶信息，才能被允許進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)，并能提供相應(yīng)的權(quán)限操作。

4 結(jié)語(yǔ)

控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、軟硬件配置和功能實(shí)現(xiàn)上采用綜合自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行方案細(xì)化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置，充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)充性、擴(kuò)展性、統(tǒng)一性、資源共享性和技術(shù)先進(jìn)性，滿足萬(wàn)噸鍛造生產(chǎn)線的生產(chǎn)需求和未來(lái)擴(kuò)充的需要；在保證系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上對(duì)可靠性、穩(wěn)定性、安全性、可維護(hù)性和人機(jī)交互友好性的實(shí)現(xiàn)，滿足了鍛造生產(chǎn)線在溫度、濕度、灰塵、防水、抗震、抗干擾和電磁兼容性的要求。

參考文獻(xiàn)

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