計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例

1、第11章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例本章的教學(xué)目的與要求 掌握各種過(guò)程通道的結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)及使用方法。授課主要內(nèi)容硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)主要外語(yǔ)詞匯Sulfurate Machine:硫化機(jī)重點(diǎn)、難點(diǎn)及對(duì)學(xué)生的要求說(shuō)明：帶“*”表示要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，帶“*”表示要求理解的內(nèi)容，帶“*”表示 要求了解的內(nèi)容，帶“”表示難點(diǎn)內(nèi)容，無(wú)任何符號(hào)的表示要求自學(xué)的內(nèi)容LGcbE硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)*輔助教學(xué)情況多媒體教學(xué)課件(POWERPOINT)復(fù)習(xí)思考題硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)參考資料劉川來(lái)，胡乃平，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，青島科技大學(xué)講義硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)內(nèi)胎硫化是橡膠廠內(nèi)胎生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)

2、， 硫化效果將直接影響內(nèi)胎的產(chǎn)品質(zhì)量和使 用壽命。目前國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家都是使用延時(shí)繼電器來(lái)控制硫化時(shí)間，由于硫化中所需 的蒸汽壓力和溫度經(jīng)常有較大的波動(dòng)，單純按時(shí)間計(jì)算可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)硫或欠硫現(xiàn)象， 直接 影響了內(nèi)胎的質(zhì)量。 因此， 設(shè)計(jì)一種利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的硫化群控及管理系統(tǒng)， 僅能提高企業(yè)的自動(dòng)化水平， 也能降低硫化機(jī)控制裝置的維護(hù)成本和硫化操作人員的勞動(dòng) 強(qiáng)度，提高硫化過(guò)程中工藝參數(shù)的顯示和控制精度， 同時(shí)也避免了個(gè)別硫化操作人員為提 高產(chǎn)量而出現(xiàn)的“偷時(shí)”現(xiàn)象（即操作人員縮短硫化時(shí)間，未硫化完畢就開(kāi)模），使內(nèi)胎 的產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。7M4Rq。1.系統(tǒng)總體方案內(nèi)胎硫化過(guò)程共包括四個(gè)

3、階段:合模、硫化、泄壓、開(kāi)模。由于所有硫化機(jī)的控制方式 相同， 所以特別適合群控。在自動(dòng)模式下， 當(dāng)硫化操作人員裝胎合模后， 由控制系統(tǒng)根 據(jù)溫度計(jì)算內(nèi)胎的等效硫化時(shí)間并控制泄壓閥、開(kāi)模電機(jī)的動(dòng)作。為克服溫度波動(dòng)的影響， 經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)， 選用阿累尼烏斯（Arrhenius）經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算等效硫化時(shí)間。uo3v2。某橡膠制品有限公司硫化車(chē)間共有內(nèi)胎硫化機(jī)96臺(tái)，為便于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的控制和管 理擬采用計(jì)算機(jī)群控及管理系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)情況，借鑒DCS （Distributed ControlSystem， 集散控制系統(tǒng)）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 使用PLC作為直接控制級(jí)， 完成現(xiàn)場(chǎng)的控制功能;使 用工業(yè)控制計(jì)

4、算機(jī)作為管理和監(jiān)視級(jí)。系統(tǒng)總體方案見(jiàn)圖11.8。mEiqK。PLC通過(guò)溫度采集模塊采集現(xiàn)場(chǎng)的96臺(tái)硫化機(jī)溫度信號(hào)，進(jìn)行等效計(jì)算后，按設(shè)定 型號(hào)的參數(shù)計(jì)算硫化機(jī)的硫化時(shí)間并對(duì)泄壓閥、開(kāi)模電機(jī)動(dòng)作進(jìn)行控制，完成內(nèi)胎的整個(gè)硫 化過(guò)程。采用串行通訊方式將PLC傳送上來(lái)的信號(hào)采集到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在監(jiān)控軟件主 界面對(duì)96臺(tái)硫化機(jī)的硫化溫度和狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示， 并自動(dòng)記錄相關(guān)過(guò)程數(shù)據(jù)，監(jiān)控軟 件還具有參數(shù)設(shè)置、 查詢及報(bào)表打印等功能。 由于計(jì)算機(jī)本身及其操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定性， 工 業(yè)控制計(jì)算機(jī)不參與控制， 即使工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障也不會(huì)影響PLC的正常運(yùn)行， 從而也不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的控制，但是所有的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)將

5、不能被監(jiān)視和存儲(chǔ)。SXpTy。系統(tǒng)共有三種工作方式:自動(dòng)等效硫化方式、自動(dòng)定時(shí)硫化控制方式和機(jī)臺(tái)原有的延時(shí) 繼電器手動(dòng)控制方式?？梢愿鶕?jù)需要在現(xiàn)場(chǎng)利用操作臺(tái)上的旋鈕選擇工作方式。c785W。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用研華P4 2.4G,作為控制級(jí)的PLC共兩套，采用三菱公司的FX2N 128MR。兩套PLC的控制是獨(dú)立的，分別通過(guò)串行口連接到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。V7Z4j。特殊模塊FX2N-4AD用來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)的熱電阻溫度信號(hào)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往PLC。熱電阻采用PT100，熱電阻經(jīng)過(guò)溫度變送器變成0-5V的電壓信號(hào)。FX2n-4AD模塊共有四路通道，在任一時(shí)刻只能有4個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)入PLC,為提高其使用效

6、率，自行研制了模擬 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，模擬開(kāi)關(guān)采用2片CD4501，可以完成16選1的模擬開(kāi)關(guān)功能，利用PLC內(nèi)部的編程指令控制模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)依次選通各個(gè)通道， 循環(huán)將48臺(tái)熱電阻信號(hào)采集到PLC。rnuUO。通訊模塊FX2N-485BD（485信號(hào)）和通訊轉(zhuǎn)換模塊FX2N-485PC-IF（轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)的RS232信號(hào)和485BD的485信號(hào)）被用來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的串行通訊。abDPy。計(jì)算機(jī)6ha8wFX2N4ADPLCFX2N128MRPLCFX2N128MRFX2N4ADZZL模擬開(kāi)關(guān)JI模擬選通信號(hào)開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)IT選通信號(hào)1#48#硫 化機(jī)49#96#硫化機(jī)圖

7、11.8內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)群控及管理系統(tǒng)總體方案2.可編程控制器控制軟件的設(shè)計(jì)ci8jL。三菱公司FX2N系列可編程控制器可以使用梯形圖、 指令表和SFC三種編程方式，指 令多達(dá)156種，功能強(qiáng)大，編程非常方便。從內(nèi)胎硫化的流程可知，硫化的控制屬于過(guò)程、 位置控制，采用PLC可方便的進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)內(nèi)胎硫化機(jī)的等效硫化時(shí)序。為提高運(yùn)行速度、減少運(yùn)行指令，在控制軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化編程，設(shè)計(jì)了多種通用子程序，如數(shù) 據(jù)采樣及處理子程序、等效硫化計(jì)算子程序、報(bào)警子程 序等。DWPNb控制軟件主程序流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖圖11.9控制軟件主程序流程簡(jiǎn)圖3.工控機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)1.工控機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)11.9。工控機(jī)管理

8、軟件采用Inp rise公司的Delp hi7開(kāi)發(fā)，工控機(jī)的RS2232串行通訊接口通 過(guò)FX2N-485PC-IF連接到可編程控制器的通訊模塊 訊方式通訊，讀取或設(shè)置參數(shù)， 并在主窗口動(dòng)態(tài)顯示，方式下生產(chǎn)的產(chǎn)品的過(guò)程參數(shù)和數(shù)量、操作合法性等數(shù)據(jù)，具有報(bào)警提示、查詢、報(bào)表打印等功能。系統(tǒng)功能圖見(jiàn)圖系統(tǒng)管理1用戶設(shè)置查詢報(bào)表添加用戶設(shè)置機(jī)臺(tái)號(hào)產(chǎn)品查詢修改密碼設(shè)置內(nèi)胎型號(hào)溫度曲線查詢用戶切換設(shè)置型號(hào)參數(shù)扌艮表 班報(bào)表設(shè)置班組月報(bào)表數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)置硫化工代號(hào)機(jī)臺(tái)報(bào)表圖11.10內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)功能圖2.串行通信接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)11.2.4結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)在某橡膠制品有限公司投入運(yùn)行后，控制達(dá)到了

9、預(yù)定的工藝要求，內(nèi)胎質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率達(dá)到99. 8%以上， 每年可增加直接經(jīng)濟(jì)效益200萬(wàn)元。同時(shí)大幅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，提高了企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和信息化程度，并且還可方便地與企業(yè)的信息管理系統(tǒng)相連，組成管控一體化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。SKCe0本系統(tǒng)群控機(jī)臺(tái)數(shù)量多、投入低、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便，集控制與管理于一身，特 別適合于在各種FX2N-485BD上，以半雙工異步串行通 自動(dòng)記錄車(chē)間內(nèi)所有機(jī)臺(tái)在三種控制 可以隨時(shí)查看硫化溫度曲線，11.10。rbXzQo內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)主界面：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控用Delp hi開(kāi)發(fā)串口通訊軟件一般有兩種方法：一種是采用Microsoft的MSComm控件,這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但效率較低;另一種是利用Windows的通訊A P I函數(shù),使用AP I編寫(xiě)的串口通訊程序較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的功能強(qiáng)大，特別適合于面向低層的下位機(jī) 通訊， 但是需要編程人員掌握大量的通訊知識(shí)，還要掌握多線程編程。MOXA公司提供了一個(gè)可供com mun icatio n library （ PComm件， 使用Microso