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siemens WinAC在自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用舉例

WinAC是SIEMENS最新推出的基于PC的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)兼具PC強(qiáng)大的計算功能數(shù)
據(jù)處理能力和PLC邏輯測控與運(yùn)行可靠性特點本文介紹了WinAC在千層酥自動化生產(chǎn)線中的
成功應(yīng)用及其獨(dú)具的特點
關(guān)鍵詞：千層酥　烘爐　基于PC自動化　分布式控制系統(tǒng)　過程控制系統(tǒng)
一、概述
千層酥生產(chǎn)線總長度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機(jī)

疊酥機(jī)是生產(chǎn)餅干的第一道重要工序可根據(jù)廠房的不同來選擇立式或臥式其包括七道軋輥三次軋制配備撒酥機(jī)要求自動化控制系統(tǒng)滿足如下要求：
傳動控制采用矢量型變頻器調(diào)速線速度同步工作穩(wěn)定性高。
軋輥間隙采用數(shù)字化閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)控制操作簡單方便快捷高效。
人機(jī)界面操控能與其它成型主機(jī)的相關(guān)部分實現(xiàn)聯(lián)動控制操作簡單方便。
疊層次數(shù)、寬度在范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
疊層寬度560-1000MM
疊層次數(shù)4-12層
壓片厚度0.1-10MM
2、送料機(jī)
送料機(jī)將攪拌好的韌性餅干胚料進(jìn)行初步軋制后輸送到后一工序的雙軋軋面機(jī)電控系統(tǒng)要求能夠同步調(diào)速控制手動調(diào)節(jié)與自動運(yùn)行控制。
3、雙軋軋面機(jī)
該設(shè)備是將疊酥機(jī)或送料機(jī)輸送來的面胚進(jìn)行多次軋制使面胚由厚變薄電控系統(tǒng)要求；
軋輥采用變頻調(diào)速控制,速度同步性能穩(wěn)定；
精確控制面皮厚度采用智能數(shù)字表設(shè)定與顯示。
4、烘爐
有熱風(fēng)循環(huán)烘爐遠(yuǎn)紅外線烘爐導(dǎo)熱油爐等
餅干烘烤爐是餅干生產(chǎn)線的重要組成部份由電器控制系統(tǒng)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)加熱系統(tǒng)排煙
系統(tǒng)爐網(wǎng)輸送裝置爐網(wǎng)自動檢測張緊裝置等組成要求自動化控制系統(tǒng)達(dá)到如下功能：
生產(chǎn)線工作狀態(tài)的實時監(jiān)測
溫度坐標(biāo)升溫曲線等顯示
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)在線修正
歷史工作狀態(tài)記錄保存
溫度控制精度高操作方便工作穩(wěn)定高效可靠
熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)采用自動控制熱風(fēng)量，閉環(huán)控制，可選擇自然與強(qiáng)制性排煙等自動功能
燃?xì)鉅t欠壓、超壓、漏氣、超溫等多種安全保護(hù)功能
5、成型機(jī)
成型機(jī)由多臺軋面機(jī)與傳動單元組成相互之間無機(jī)械傳動聯(lián)鎖無張力檢測單元要求整條生產(chǎn)線通過電器控制線速度同步運(yùn)行控制難度較大對自動化系統(tǒng)的功能要求較高。
二、控制系統(tǒng)特點
綜上所述千層酥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是一個集運(yùn)動控制與過程控制的綜合自動化控制系統(tǒng)歸納起來應(yīng)有如下特點：
分布式：生產(chǎn)線總長度約200米，控制點多而且分散，因此選用分布式測控系統(tǒng)最為適宜，分布式測控系統(tǒng)具有布線量少，搞干擾能力強(qiáng)，擴(kuò)展維護(hù)方便，運(yùn)行安全可靠，故障風(fēng)險降到最低的優(yōu)點。
總線網(wǎng)：全線采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制，排除大量模擬信號的干擾因素，實現(xiàn)精確的速度協(xié)調(diào)控制與高精度溫度測控，檢測與控制協(xié)調(diào)一致。
大量配方存貯：一條生產(chǎn)線可生產(chǎn)上百種產(chǎn)品，因此有大量的配方存貯與調(diào)用，普通的PLC控制器由于受內(nèi)存的影響，很難做到大量配方的存貯與調(diào)用，因此基于PC自動化是本系統(tǒng)的首選方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)的特點，本系統(tǒng)配備完善的人機(jī)界面操作系統(tǒng)，全面的系統(tǒng)監(jiān)控與異常報警功能。
運(yùn)動控制：速度同步也是本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，采用矢量型變頻器通，過網(wǎng)絡(luò)主令控制，達(dá)到全線速度的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。
三、基于PC 的自動化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司最新推出的基于PC的自動化控制系統(tǒng)，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有強(qiáng)大的計算功能、數(shù)據(jù)處理能力和PLC無法比擬的計算速度，更兼顧了PLC的運(yùn)行可靠性特點。其海量內(nèi)存貯器特別適合于大數(shù)據(jù)量計算、大量配方存貯與管理。其計算功能與PC機(jī)相同，可靠性與功能更可與PLC-S7-400系統(tǒng)比美，是千層酥成型機(jī)與烘爐機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)最理想的選擇：
先進(jìn)性
WinAC是基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作平臺下的PLC控制器，梯形圖編程，因此有獨(dú)立而嚴(yán)格的時序?？刂铺貏e滿足對于高速、精確、復(fù)雜計算及嚴(yán)格時間要求的控制任務(wù)。
WinAC支持標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技術(shù)?？刂坪屯ㄓ崈?nèi)核與標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT任務(wù)的通訊由其內(nèi)置的代理服務(wù)器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更強(qiáng)。
應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境
SIEMENS統(tǒng)一的組態(tài)軟件STEP 7 是WinAC控制器的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺，包括通信組態(tài)、編程、測試和啟動以及系統(tǒng)文件的編制，對于熟悉STEP7的工程師，不需占用額外的培訓(xùn)時間。

系統(tǒng)組態(tài)界面

開放式接口
WinAC提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC控件接口及Active X控件接口,對于我們的應(yīng)用提供了極大的方便。
OPC 過程控制OLE 是一種通過Windows NT應(yīng)用程序自動存取數(shù)據(jù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，也是WinAC的標(biāo)準(zhǔn)特性。使用OPC服務(wù)器可以訪問控制驅(qū)動程序中的過程數(shù)據(jù)：Active X 控件接口，不用編程直接從OLE 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序訪問過程數(shù)據(jù)。這種功能使得我們可以在軟件開發(fā)中借助于高級語言Visual Basic進(jìn)行更復(fù)雜的應(yīng)用開發(fā)。
計算功能
WinAC提供強(qiáng)大的計算功能，與工業(yè)過程數(shù)據(jù)，之間建立起一條工作數(shù)據(jù)鏈路。使得上位計算機(jī)能夠?qū)崟r處理過程數(shù)據(jù)，完成復(fù)雜的測量控制與故障分析計算，并能夠在Visual Basic中創(chuàng)建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel中做統(tǒng)計分析。在過程控制和PC 應(yīng)用程序之間管理數(shù)據(jù)信息流量。允許高效、簡便地訪問并能顯示和修改過程數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)處理量大，要求內(nèi)存高的過程控制系統(tǒng)，一般的PLC控制器難以勝任的工作，用WinAC則可以輕松解決，這是我們選用WinAC的理由，也是SIEMENS給我們提供了一個合適而且經(jīng)濟(jì)的解決方案。
四、系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)

全系統(tǒng)成型機(jī)共有18臺機(jī)組，每臺機(jī)組配備一臺TD-200和CPU224控制器，用于本機(jī)運(yùn)行速度。面皮厚度的測控及參數(shù)顯示與給定設(shè)定，其中9臺軋面機(jī)的PLC兼控面皮厚度，實現(xiàn)面皮厚度閉環(huán)控制。18臺PLC與18臺變頻器分布于生產(chǎn)全線，全部控制設(shè)備配備了-DP通訊接口板，通過一條高可靠的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線組網(wǎng)，實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分布式的控制系統(tǒng)，方便的就地控制與操作。
除每臺機(jī)組可以單獨(dú)設(shè)定參數(shù)并監(jiān)控運(yùn)行數(shù)據(jù)外，成型機(jī)控制區(qū)設(shè)有一臺觸摸式人機(jī)界面，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)對成型區(qū)全部設(shè)備的實時監(jiān)控。在烘爐區(qū)設(shè)一臺15寸的屏式計算機(jī)，通過PROFIBUS-DP對全生產(chǎn)線的設(shè)備進(jìn)行人機(jī)操作與監(jiān)控、人機(jī)對話、數(shù)據(jù)存貯、報表打印、生產(chǎn)管理。
全生產(chǎn)線的主控制器是中央控制器WinAC, 擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的主控PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的任務(wù)控制系統(tǒng)的軟件核心配方數(shù)據(jù)庫均由WinAC控制器完成為避免報表、打印、人為操作對控制系統(tǒng)產(chǎn)生無法預(yù)測的影響，本系統(tǒng)采用了在軟件WinAC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的硬件控制器--WBC416, 除保存了基于PC自動化完整的優(yōu)點與特點外，更有設(shè)計堅固、可擴(kuò)展性強(qiáng)、堅固的外殼設(shè)計電子硬盤無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的特點。整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計針對抗振動抗沖擊的高防護(hù)等級。集成的接口：USB、 10/100M以太網(wǎng)接口、PROFIBUS-DP/MPI工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)鑄就了其主控制器的地位也保證了系統(tǒng)的高檔與完美。
軋面機(jī)面皮厚度控制系統(tǒng)
軋面皮厚度測控系統(tǒng)由光柵傳感器、PLC 、步進(jìn)電機(jī)組成閉環(huán)實時監(jiān)控系統(tǒng)。
面皮厚度通過KA-300光柵檢測，檢測精度為0.02mm。
厚度反饋值由PLC處理后進(jìn)行PID計算并控制步進(jìn)馬達(dá)，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，消除機(jī)械累積誤差。
閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r在線校正厚度。提高產(chǎn)品質(zhì)量。
五相步進(jìn)馬達(dá)，步角0.72度 輸出頻率9KHz,V=1.95 A=0.75 N.M=0.45(4.5公斤力)

烘爐溫度控制系統(tǒng)
烘爐溫度分為8個區(qū)每區(qū)溫度都是一個閉環(huán)測控系統(tǒng)并配備有智能算法控制精度
可達(dá)到+1OC.
專用的熱電偶模塊進(jìn)行溫度采集面溫與底溫分別控制
控制可控硅調(diào)功器從而控制溫度.
SCR調(diào)功器的輸入信號為0—10V, 輸出功率可連續(xù)調(diào)節(jié)三相平衡式調(diào)功器共8個調(diào)
功器
溫區(qū)煙囪根據(jù)配方調(diào)節(jié)開度進(jìn)行流量控制
自動檢測鋼帶打滑并自動調(diào)整
智能閉環(huán)控制算法,自適應(yīng)參數(shù)整定功能
中控站可進(jìn)行溫度設(shè)定與溫度監(jiān)視

五、測控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能
中文動態(tài)人機(jī)操作界面，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)顯示，電氣參數(shù)、工藝參數(shù)、實時顯示，
具備實時曲線顯示、歷史曲線顯示、大型動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，提供年報表、月報表、日報
表和隨機(jī)打印報表的功能；
通過中央監(jiān)控站可監(jiān)測與控制現(xiàn)場設(shè)備的開/停，干預(yù)生產(chǎn)過程
彈出菜單方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、更改；包括速度設(shè)定、溫度設(shè)定、厚度設(shè)定、訂單更改、訂單參數(shù)設(shè)置，并能下傳至現(xiàn)場控制器PLC單元，更改工藝參數(shù)和控制過程；
配方參數(shù)設(shè)置：可根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置上百種配方，使一線多能成為現(xiàn)實
美觀的立體動態(tài)設(shè)備圖形和工藝運(yùn)行圖界面
自動運(yùn)行，電腦遠(yuǎn)程控制運(yùn)行
內(nèi)置數(shù)據(jù)庫、能進(jìn)行各類年報表、月報表和日報表及即時報表，方便的打印與輸出功
能
三級口令保護(hù)、只有授權(quán)的人員可以相應(yīng)操作
報警提示與報警記錄數(shù)據(jù)庫
精確的厚度設(shè)定與厚度控制
全線速度同步與速度跟蹤、整機(jī)同步聯(lián)控等功能
溫度設(shè)定、顯示、報警與控制
煙道閥門開度調(diào)節(jié)與開度顯示

邏輯控制指令——西門子S7系列PLC

邏輯控制指令是指邏輯塊內(nèi)的跳轉(zhuǎn)和循環(huán)指令。跳轉(zhuǎn)或循環(huán)指令的操作數(shù)是地址標(biāo)號，該地址標(biāo)號指出程序要跳往何處，標(biāo)號最多為4個字符，第一個字符必須是字母，其余字符可為字母或數(shù)字。 
1 無條件跳轉(zhuǎn)指令 
l         JU    無條件跳轉(zhuǎn)指令 
l         JL    跳轉(zhuǎn)表格指令 
2     件跳轉(zhuǎn)指令 
l         JC        當(dāng)RLO = 1時跳轉(zhuǎn) 
l         JCN       當(dāng)RLO = 0時跳轉(zhuǎn) 
l         JCB       當(dāng)RLO = 1并且BR = 1時跳轉(zhuǎn) 
l         JNB       當(dāng)RLO = 0并且BR = 0時跳轉(zhuǎn) 
l         JBI        當(dāng)BR = 1時跳轉(zhuǎn) 
l         JNBI       當(dāng)BR = 0時跳轉(zhuǎn) 
l         JO         當(dāng)OV = 1時跳轉(zhuǎn) 
l         JOS        當(dāng)OS = 1時跳轉(zhuǎn) 
l         JZ         累加器1中的計算結(jié)果為零跳轉(zhuǎn) 
l         JNZ        累加器1中的計算結(jié)果不為零跳轉(zhuǎn) 
l         JP         累加器1中的計算結(jié)果為正數(shù)跳轉(zhuǎn) 
l         JM        累加器1中的計算結(jié)果為負(fù)數(shù)跳轉(zhuǎn) 
l         JPZ        累加器1中的計算結(jié)果大于等于零跳轉(zhuǎn) 
l         JMZ        累加器1中的計算結(jié)果小于等于零跳轉(zhuǎn) 
l         JUO        計算結(jié)果溢出跳轉(zhuǎn) 
3    程序控制指令 
l       BE       塊結(jié)束指令 
l       BEC     條件塊結(jié)束指令 
       RLO＝1，結(jié)束當(dāng)前塊的掃描，將控制返還給調(diào)用塊． 
若RLO＝0，則將RLO置1，程序繼續(xù)在當(dāng)前塊內(nèi)掃描 
l       BEU     無條件塊結(jié)束指令 
該指令無條件結(jié)束當(dāng)前塊的掃描，將控制返還給調(diào)用塊