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紙板造紙機PLC控制系統

作者: 時間:2014-02-26 來源:網絡 收藏


3 工藝自動化系統設計

  3.1 硬件構成

  根據紙板紙機的工藝要求,該控制系統有-dp構成單主從工作方式,如圖2所示。主站選用siemens的s7-300 plc(cpu313c-2dp),站地址設為2,實現總線通信控制和管理,完成周期性數據訪問。網部、壓榨部、干燥部和切紙機的各變頻器(mm440)為從站,地址分別為3,4,5,6,7,8,9,10。現場觸摸屏通過mpi口與plc相連,其地址設為1。上位機通過cp5611與主站plc連接,地址使用默認值0。理紙機部分的遠程i/o(et200m)地址為11。主站plc與變頻器及現場觸摸屏實現高速數據通訊,完成整個紙機傳動過程中的速度鏈、負荷分配、張力控制等功能。現場觸摸屏實時顯示各分布點的工作狀態,監測各變頻器的運行、故障狀態,通過它可以對各傳動點實現全部控制功能。plc實時的接受來自上位機和觸摸屏的優化控制指令,自動調節各分部的速度以適應生產需求。同時plc將各分部的運行參數送往上位機,以便及時了解生產狀況。整個系統采用-dp現場總線控制技術,系統全部控制功能的實現都由現場總線通訊完成。只靠一條通訊電纜傳輸,省去了傳統的線路接點。大大提高系統的可靠性,節約了控制電纜。同時實現了從操作到控制的全數字化,徹底杜絕了現場干擾對控制系統運行的影響。

  3.2 軟件設計

  plc的編程使用s7系列的編程軟件step7 v5.3,通過其對系統進行相應的網絡配置,如通信端口的設置,站地址和數據傳輸速率的設定等;然后對主站s7-300進行硬件組態,通過配置,cpu313c-2dp可以各個變頻器和et200m的i/o 分配地址,這樣從編程角度來看,cpu313c-2dp隊給從站的控制如同本機的i/o一樣。

  step7 v5.3軟件采用模塊化結構編程,整個控制程序由ob組織塊、fc功能塊、db數據塊等構成。控制字是現場總線系統控制傳動單元的基本手段。控制字由現場總線控制器(plc)發送給傳動單元,傳動單元根據控制字的位編碼指示作出相應動作。狀態字是一個包含了狀態信息的字,它由傳動單元發送給現場總線控制器(plc)。組織塊ob是系統操作程序與用戶應用程序在各種條件下的接口界面,用于控制程序的運行。不同的ob有不同的功能。本設計中組織塊有ob1、ob20、ob35、ob82、ob86、ob87、ob100、ob121、ob122。

ob1是用作主程序循環的,它用來設計主循環程序的結構;在用戶程序延時中斷ob20種調用了系統功能塊sfc32(“srt_dint” 啟動延時中斷)、 sfc33(“can_dint” 取消延時中斷)、sfc34(“qry_dint” 查詢延時中斷的狀態)。ob35是程序循環中斷組織塊;ob82是診斷中斷程序,診斷接受來自有診斷能力的模塊;ob86是機架錯誤中斷,ob87通訊錯誤中斷;ob100屬于啟動組織塊,是暖啟動用的;ob121是程序錯誤組織塊,ob122是訪問錯誤組織塊,屬于故障處理組織塊。ob1是主程序,主要完成系統的初始化、初始參數設定、調用子程序。fc是自定義的子程序塊,包括網部控制、壓榨部控制、干燥部控制、切紙機控制、理紙機控制、故障處理、數據采集與處理等功能塊。數據塊db用來存放用戶程序運行所需的大量數據或變量,它也是實現各程序塊之間交換、傳遞和共享數據的重要途徑。在本系統中,上位機和下位機的通信主要是通過都區和改變下位機的db塊來實現的。該系統共設計了8個db塊,分別表示實際速度數據塊、設定速度數據塊、電流數據塊、時鐘背景數據塊、報警數據塊、實際溫度數據塊、設定溫度數據塊和紙板尺寸數據塊。通過讀取下位機的db塊,上位機上顯示相應的速度、紙板尺寸和報警等相應信息。通過觸摸屏改變下位機相應的db塊數據,就可以生產達到預期的目的。

圖2 紙板紙機系統結構示意圖

  上位機采用visual c++進行畫面顯示設計,通過dll獲得plc的實時數據,進行動畫設計,數據管理,報表打印和故障記錄和分析等。現場觸摸屏通過siemens的hmi組態軟件protool v6.0進行組態和編制畫面。觸摸屏畫面是以設備圖為底并分段細化。從觸摸屏上可以輕松觀察系統總圖、各分部圖,直至每個分布的傳感器的狀態。利用觸摸屏提供的輸入/輸出、棒圖、曲線圖、字符、幫助信息、口令和畫面切換等功能,可以觀察和設定變頻器的頻率、轉速及當前實際的頻率和轉速、紙機的運行狀況等。

4 結束語

  工程實踐證明,本控制系統采用-dp網絡技術實現分布式控制,可以大大降低現場信號連接的工作量和費用,提高信號的傳輸精度與靈活性,降低系統成本,給安裝、調試和設備維護帶來方便。profibus-dp網絡速度快、可靠性高、開放性好、抗干擾能力強,適用于各種工業控制系統,是pc、plc與其他智能現場設備通信的優選網絡。

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