一、引言濟(jì)鋼中板廠精整北線于2006年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)過程中考慮場地布局等因素，采用噴號(hào)機(jī)橫跨輥道，標(biāo)識(shí)在鋼板靜止時(shí)噴號(hào)機(jī)的移動(dòng)對鋼板進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并且考慮生產(chǎn)節(jié)奏等因素，鋼板標(biāo)識(shí)過程必須簡單快速，因此對鋼板自動(dòng)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的要求較高。二、系統(tǒng)組成自動(dòng)噴號(hào)機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)包括一個(gè)S7-300PLC主控制系統(tǒng)、一臺(tái)觸摸屏監(jiān)控站、一臺(tái)上位機(jī)、3個(gè)ET200站和1臺(tái)變頻器等。出于可靠性的考慮，將控制系統(tǒng)的功能分離，即：下位機(jī)執(zhí)行保
一、引言
濟(jì)鋼中板廠精整北線于2006 年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)過程中考慮場地布局等因素，采用噴號(hào)機(jī)橫跨輥道，標(biāo)識(shí)在鋼板靜止時(shí)噴號(hào)機(jī)的移動(dòng)對鋼板進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并且考慮生產(chǎn)節(jié)奏等因素，鋼板標(biāo)識(shí)過程必須簡單快速，因此對鋼板自動(dòng)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的要求較高。
二、系統(tǒng)組成
自動(dòng)噴號(hào)機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)包括一個(gè)S7-
300PLC主控制系統(tǒng)、一臺(tái)
觸摸屏監(jiān)控站、一臺(tái)上位機(jī)、3個(gè)ET200站和1臺(tái)
變頻器等。出于可靠性的考慮，將控制系統(tǒng)的功能分離，即：下位機(jī)執(zhí)行保護(hù)、控制和數(shù)據(jù)的采集，脫離上位機(jī)也能獨(dú)立與系統(tǒng)進(jìn)行控制，上位機(jī)執(zhí)行顯示、操作、報(bào)警、存儲(chǔ)等。系統(tǒng)示意圖如下：
2.1 S7-300PLC主控制系統(tǒng)
PLC系統(tǒng)主要進(jìn)行邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換與共享，將采集的
開關(guān)量和模擬量信號(hào)進(jìn)行邏輯控制和控制連鎖以及用于顯示和報(bào)警等。
2.2監(jiān)控站
TP270是一個(gè)集成的人機(jī)界面系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它包括圖形設(shè)計(jì)器、報(bào)警記錄、標(biāo)記記錄、報(bào)告設(shè)計(jì)器、全局腳本、控制中心、用戶管理等功能。用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，顯示主要運(yùn)行參數(shù)，并提供系統(tǒng)報(bào)警和故障顯示。
2.3 ET200站
ET200是高密度配置的
模塊化I/O站，保護(hù)等級(jí)為IP20。主要用于S7-300可編程控制器的信號(hào)，功能和通訊模塊擴(kuò)展。系統(tǒng)中共使用了3個(gè)ET200M分站，完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字量數(shù)據(jù)采集、模擬量數(shù)據(jù)采集、控制信號(hào)采集、電磁閥等執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示。
2.4 檢測系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)
控制系統(tǒng)的檢測系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)
編碼器、
溫度傳感器、液位傳感器、控制限位等�？刂葡到y(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是分布在現(xiàn)場的各種電磁閥、懸臂電機(jī)等。通過控制各電磁閥的得電失電狀態(tài)控制噴號(hào)機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，噴頭的噴漆狀態(tài)，打字頭的工作狀態(tài)等。
2.5上位機(jī)系統(tǒng)和噴漆、打字控制器
上位機(jī)系統(tǒng)主要完成噴漆打字選擇和噴漆打字的標(biāo)識(shí)內(nèi)容等，噴漆和打字控制器主要完成將上位機(jī)輸入的噴漆和打字內(nèi)容轉(zhuǎn)化為控制電機(jī)和電磁閥得失電的信號(hào)，從而完成鋼板標(biāo)識(shí)。
三、系統(tǒng)應(yīng)用
3.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成
噴號(hào)機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子STEP7編程軟件進(jìn)行系統(tǒng)硬件組態(tài)和程序編制。硬件主站為CPU317-2DP，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)如下：
以CPU317-2DP為主站，包含上位機(jī)，TP270觸摸屏以及MAGNEMAG I/O控制模塊等。主站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為：
硬件說明：
UR主站及30#和
40#分站分布在主控制室，主要完成所有的控制邏輯及與上位機(jī)，TP270的通訊處理，與兩臺(tái)PC-
104計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換等。
60#分站為現(xiàn)場的檢修操作箱，主要完成現(xiàn)場所有信號(hào)的采集及控制現(xiàn)場所有電磁閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
80#分站為懸臂電機(jī)控制變頻器，主要通過控制電機(jī)完成噴漆頭和打字頭的移動(dòng)和準(zhǔn)確定位，從而完成鋼板的標(biāo)識(shí)。
3.2系統(tǒng)軟件編程
3.2.1
通過STEP7軟件組態(tài)硬件后，根據(jù)系統(tǒng)工藝要求將程序分為各個(gè)功能塊，各個(gè)功能塊通過內(nèi)部的程序設(shè)計(jì)完成各自功能，各個(gè)獨(dú)立功能系統(tǒng)組合從而完成整個(gè)噴號(hào)機(jī)系統(tǒng)的工作。
3.2.2標(biāo)識(shí)打字內(nèi)容編輯軟件
標(biāo)識(shí)內(nèi)容編輯軟件主要是通過改變噴號(hào)機(jī)的PC-104計(jì)算機(jī)的執(zhí)行文件，從而改變標(biāo)識(shí)內(nèi)容，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且可以根據(jù)生產(chǎn)工藝要求隨意改變噴漆及打字內(nèi)容。
3.3系統(tǒng)運(yùn)行說明
3.3.1系統(tǒng)監(jiān)控
系統(tǒng)中監(jiān)控站開發(fā)的人機(jī)界面HMI顯示的內(nèi)容有圖形、數(shù)據(jù)等，還有軟開關(guān)供操作工操作，并將設(shè)備按照處理工藝的功能步驟分在多張畫面內(nèi)，分為系統(tǒng)總圖、標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)定、狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示圖等。監(jiān)控站接收PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還用于顯示相應(yīng)的運(yùn)行過程數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，供操作工監(jiān)控。特別是對各個(gè)系統(tǒng)的連鎖設(shè)置了全面報(bào)警值，將各種機(jī)構(gòu)動(dòng)作、報(bào)警信息在報(bào)警記錄中顯示出來，出現(xiàn)報(bào)警的時(shí)候在報(bào)警欄顯示報(bào)警記錄，并通過畫面顏色閃爍提示操作者有故障發(fā)生，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成各種報(bào)表，并存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。
在投用后根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，不斷完善系統(tǒng)的顯示，特別是在設(shè)置了報(bào)警信息的提示系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作時(shí)，相應(yīng)提示故障內(nèi)容及可能造成故障的原因，極大地方便了操作人員的操作，根據(jù)報(bào)警提示盡快地解決問題，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定順利進(jìn)行。
3.3.2 PLC系統(tǒng)
PLC和ET200站是系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，在系統(tǒng)中共有3個(gè)分站和懸臂電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器，主要是將ET200站安裝在距離中心控制室較遠(yuǎn)而控制點(diǎn)又比較集中的控制現(xiàn)場，利用西門子的Profibus-DP通訊協(xié)議形成遠(yuǎn)程I/O。各ET200及PLC之間只通過一根DP網(wǎng)線連接，這樣既可以保證各I/O及模擬量信號(hào)準(zhǔn)確采集，又節(jié)省大量控制電纜和信號(hào)電纜，并且西門子DP網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行�，F(xiàn)場ET200負(fù)責(zé)采集就近I/O及模擬量信號(hào)，而且完成系統(tǒng)的就地控制和狀態(tài)顯示，對噴號(hào)機(jī)操作也實(shí)現(xiàn)兩地控制（現(xiàn)場控制和操作臺(tái)控制）。通過ET200應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)了噴號(hào)機(jī)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通訊，從而達(dá)到檢測元件、執(zhí)行元件分散但是控制統(tǒng)一的目的。系統(tǒng)投用后，在技術(shù)人員解決了系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行的一系列原因及設(shè)備隱患后，通過對噴頭和打字頭的系統(tǒng)改進(jìn)和維護(hù)，以及懸臂電機(jī)編碼器和噴頭噴漆編碼器的運(yùn)行環(huán)境的改善，解決了長期困擾的噴漆不全和字符扭曲現(xiàn)象。特別是通過設(shè)定的兩個(gè)
光電檢測開關(guān)，用于控制噴號(hào)機(jī)下面的輥道，使鋼板準(zhǔn)確停于指定位置，并實(shí)現(xiàn)了與噴號(hào)機(jī)的系統(tǒng)連鎖，在噴號(hào)機(jī)工作過程中輥道禁止運(yùn)行，噴號(hào)機(jī)工作完成后系統(tǒng)自動(dòng)解除鎖定， 通過一系列的系統(tǒng)改造，使鋼板的標(biāo)識(shí)整潔，美觀。并且保證了設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3.3 檢測系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)
自動(dòng)噴號(hào)機(jī)系統(tǒng)主要是通過分布于現(xiàn)場的各種限位開關(guān)，接近開關(guān)，編碼器，流量控制器，溫度控制器等一系列的檢測元件采集各種數(shù)據(jù)進(jìn)入相應(yīng)得ET200分站。通過各種采集信號(hào)的控制相應(yīng)得噴漆頭的上下移動(dòng)，左右移動(dòng)；打字的上下移動(dòng)，打字頭冷卻空氣的調(diào)節(jié)；噴頭和打字頭的電磁閥的
ON和OFF；油漆及稀料的控制等。
噴號(hào)機(jī)系統(tǒng)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為懸臂電機(jī)和各種電磁閥，懸臂電機(jī)主要完成對標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的移動(dòng)以及噴漆，打字和清洗位置的準(zhǔn)確定位等。
電磁閥主要完成對壓縮空氣的控制，油漆和稀料的混合控制，以及冷卻空氣的控制等。
3.3.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
上位機(jī)操作如下：
噴號(hào)機(jī)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)主要通過操作人員將需要標(biāo)識(shí)內(nèi)容輸入上位機(jī)系統(tǒng)，然后按下啟動(dòng)按鈕噴號(hào)機(jī)開始工作，噴號(hào)機(jī)首先由起始位置移動(dòng)到打字位置，打字結(jié)束后移動(dòng)到噴漆位置，噴漆結(jié)束后移動(dòng)到工作結(jié)束位置，最后回到初始位置，噴頭清洗，一個(gè)工作周期結(jié)束。考慮到生產(chǎn)節(jié)奏要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以在上位機(jī)修改工作部驟：在生產(chǎn)較快時(shí)可以選擇自動(dòng)運(yùn)行，這時(shí)噴號(hào)機(jī)工作結(jié)束后停留在工作結(jié)束位置，噴頭清洗，然后進(jìn)行下一次的標(biāo)識(shí)工作，這樣一次標(biāo)識(shí)過程節(jié)省兩次噴頭由初始位置移動(dòng)到工作結(jié)束位置的時(shí)間;在工藝要求下只進(jìn)行噴漆時(shí)，噴號(hào)機(jī)直接移動(dòng)到噴漆位置進(jìn)行鋼板標(biāo)識(shí)。
四、結(jié)束語
濟(jì)鋼中板廠精整北線控制系統(tǒng)自投用以來，運(yùn)行非�？煽浚瑳]有出現(xiàn)過大的系統(tǒng)故障，各種檢測信號(hào)準(zhǔn)確，上位機(jī)實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)的運(yùn)行情況，各種連鎖信號(hào)靈敏，并且具有操作靈活、容易維護(hù)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
