毕业设计（论文）酸洗工艺的液压站PLC系统控制

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1、酸洗工艺的液压站 PLC 系统控制第 3 页 共 41 页3摘要 唐钢冷轧薄板厂酸连轧机组酸洗线液压站自动化控制系统有过程控制系统，基础自动化系统，现场传感器仪表系统组成。其中过程控制系统为整个酸洗生产过程提供在线监控、指导和控制并实现与连轧机组的通讯。该级具有计算、存储、设定和执行功能。基础自动化系统使用 PLC 监视、控制和调节生产过程，并与过程控制系统和现场传感器仪表系统进行通讯。PLC 具有回路控制、顺序控制及其他特定功能。现场传感器仪表系统由分散在各个现场的检测仪表和传感器、变送器2、执行器及控制设备组成，该级仅与基础自动化系统进行通讯。整个系统采用了基于工业以太网，PROFIBUS

2、-DP 总线和 AS-i 总线数据通讯系统。 关键词： 酸洗线液压站 PLC 控制 软件设计 数据通讯第 4 页 共 41 页4目目 录录1 绪论绪论 .511 课题研究背景 .512 酸洗工艺及设备现状.62 2 出口液压站总体方案设计出口液压站总体方案设计 .821 液压系统特点概述.8211 油箱单元 .9212 主泵单元 .9216 蓄能器单元 .10217 阀台和阀路块 .10218 过滤器 .113 3 控制系统设计控制系统设计 .1231PLC 级软件结构 .1232 自动化系统的接口 .1433 生产线 1 级基础自动化系统与 0 级系统接口 .1534 生产线 1 级基础自动

3、化系统与其它控制系统的接口.154 4 出口液压站自动化基础系统选用出口液压站自动化基础系统选用 .1741 PLC 系统.17411 PLC 系统主要配置和功能.17412 PLC 系统网络酸洗生产线的 PLC 控制网络 .1842 HMI 客户工作站控制系统.1943 软件开发.1944 实时数据监测 .205 5 酸洗出口液压站软件设计酸洗出口液压站软件设计 .21第 5 页 共 41 页551 PLC 的总体结构.2152PLC 控制软件设计 .22521 PLC 控制软件构成.22522PLC 软件的程序模块.225. 3 工控机与 PLC 通信软件设计.255. 3. 1 通信的连

4、接 .255. 3. 2 VB 串行通信组件.255.3.3PLC 通信协议.265.3.4 工控机与 PLC 通信软件设计.275. 4 测控系统软件设计.295. 4. 1 数据测控系统总体框图 .296 6 油箱电器系统描述油箱电器系统描述 .336.2 液压站循环系统描述 .34621 液压站循环系统功能描述.34622 循环系统传感器和马达表.36623 传感器报警表.3663 液压站主泵系统 .37631 液压站主泵系统功能描述.37632 传感器报警表.38结论结论 .401 绪论绪论11 课题研究背景课题研究背景钢铁工业在我国迅猛发展，尤其是冷轧带钢在近几年发展迅速。国内各大钢

5、厂和部分规模较大的乡镇企业都已经或正在投入巨资建设冷轧生产线。我公司也投入约 30 亿元建设冷轧板带项目。分三期建设的冷轧工程是公司实施完成“三步走”发展战略和实施新的“三级支撑”发展战略之间承上启下的最为重要的建设项目。冷轧工程一般包括酸洗、冷轧、镀锌、彩涂、退火等工艺。而酸洗是首道工序，热轧板带只有先酸洗才能进行其它工序的生产。现就酸洗的有关知识做一下介绍。60 年代以前冷轧原料的除鳞主要是用硫酸酸洗。这种方法废酸不能完全回收，钢的损耗也较大。1959 年奥地利鲁特纳发明了盐酸酸洗废液再生方法，盐酸可以完全回收，产生的铁粉也可做高档的磁性材料，这样盐酸酸洗法成为成本低、酸洗带钢表面质量好的

6、工艺而得到普遍发展。这时酸洗槽由深槽逐步发展为浅槽。1983 年原西德MDS 公司开发出湍流式酸洗新技术。其特点是将酸洗液送入很窄的酸洗室槽缝中，使酸洗液在带钢表面上形成湍流状态。酸的流动方向与带钢的运行方向相反。这种酸洗技术提高了酸洗效率，改善了酸洗质量1。 自从 80 年代推出湍流酸洗以来，浅槽湍流酸洗机组因其造价低、酸洗事故处理时间短而很快发展起来。原西德波鸿、澳大利亚 BHP、第 3 页 共 41 页3日本住友金属、日本和歌山、日本神钢加古川冷轧厂、比利时西格马公司等于 1986-1990 年先后建成并投产了湍流酸洗机组。这种机组的年产量从 60 万吨发展到最大达 250 万吨。唐山钢

7、铁股份有限公司冷轧薄板厂 1#酸洗线线由意大利达涅利技术总负责，于 2004 年 10 月 25 日正式投产，生产热轧酸洗产品。2005年 12 月 20 日该酸洗机组成功地完成了与五机架冷连轧机组（由法国奥钢联引供）的联机改造。改造后的酸洗连轧机组年设计产量 1400000吨.主要原料品种：CQ DQ HSLA，轧制规格一般在 0.3-2.0mm。 1 12 2 酸洗工艺及设备现状酸洗工艺及设备现状概括地说，该生产线为 3 段式连续浅槽高速紊流酸洗生产线，具有备用漂洗槽和 5 段式漂洗，装备有 1 台闪光对焊机、1 台破鳞机、1台转塔式切边剪、1 台平整机、1 台涂油机和 3 个用于连续操作

8、的活套。入口活套最大储量 642 米，以保证入口段焊接时工艺段正常运行。中间活套最大储量 330 米，保持在排空状态，以保证切边剪换刀时工艺段不停车。出口段活套最大储量 400 米，保持在充满状态（为轧机储备带钢），以保证切边剪换刀或跑边时轧机还能正常生产。在这技术先进的车间定员比以前的车间减少很多。冷轧带钢的生产工艺流程，首先是把来自热轧的原料卷通过步进梁及上卷小车输送到 生 产 线的 1 号 2 号 开卷机上，经过双切剪去除带钢的头尾，送至焊机进行焊接，以达到连续生产的目的。随后带钢经过破鳞机进入工艺段进行酸洗，去除带钢表面的氧化铁皮，后面的切边剪对带钢边部的缺陷进行剪切，同时达到用户对宽

9、度的要求。最后，带钢经过五机架连轧机组的轧制形成成品冷轧卷。经过打包后入库。原料卷 步进梁开卷机双切剪焊机破鳞机第 4 页 共 41 页4三段式酸洗五段式漂洗切边剪连轧机打包入库。13 3 唐钢酸洗线自动化控制应用唐钢酸洗线自动化控制应用 唐钢冷轧薄板厂酸连轧机组酸洗线自动化控制系统由过程控制系统，基础自动化系统，现场传感器仪表系统组成。其中过程控制系统为整个酸洗生产过程提供在线监控、指导和控制并实现与连轧机组的通讯。该级具有计算、存储、设定和执行功能。基础自动化系统使用 PLC 监视、控制和调节生产过程，并与过程控制系统和现场传感器仪表系统进行通讯。PLC 具有回路控制、顺序控制及其他特定功

10、能。现场传感器仪表系统由分散在各个现场的检测仪表和传感器、变送器2、执行器及控制设备组成，该级仅与基础自动化系统进行通讯。整个系统采用了基于工业以太网，PROFIBUS-DP 总线和 AS-i 总线数据通讯系统。酸洗线基础自动化控制系统由入口 PLC 系统，工艺段 PLC 系统，出口段 PLC 系统组成，具体包括：4 套 SIMATIC S7-400 PLC 系统；SIMATIC ET200S 分布式 I/O 系统；SIEMENS 驱动系统。入口段 PLC 系统完成入口段区域机械设备和液压单元的控制，以使钢带在要求的速度和张力的控制下完成开卷，矫直，对中，测厚，切头，切尾和焊接等动作；工艺段

11、PLC 系统主要对破磷机，2，3，4，5，7号张力辊，入口，中间，出口活套等设备进行检测控制并提供参数设定、故障报警、过程监视、历史趋势曲线等多种人机对话操作；酸洗段PLC 系统主要完成酸洗区域的钢带酸洗处理功能包括酸流量控制，闭环酸液浓度控制，再生槽液位控制和再生槽温度控制；出口段 PLC 系统只要将钢带切成指定的宽度并对中纠偏，调整张力、速度准备进入连轧机入口。现场网络将计算机控制系统的各个控制级和分散在现场的传感器、执行器有机的联系起来，为实现工程大系统的综合自动化创造了第 5 页 共 41 页5条件。酸洗线自动化控制系统用工业以太网将过程控制系统，基础自动化系统联系起来，实现软件开发站

12、（工程师站），HMI，HMI 服务器，三凌焊机。 ，快速数据分析仪 FDA，过程控制级服务器（即 2 级服务器）和 S7-400PLC 系统之间的数据通讯，达到生产管理和过程控制的目的。由于酸洗线整个自动化系统比较庞大，在实习和毕业设计中不可能掌握整个的自动化系统，所以只摘取了酸洗线整个自动化系统中的出口段的一个比较独立的液压站系统来介绍。出口液压站系统是酸洗线的一个重要的辅助系统，为出口段设备提供液压动力，出口段如果没有液压动力，就不能保证正常生产。所以选择了出口液压站来介绍，2 2 出口液压站总体方案设计出口液压站总体方案设计为实现出口液压站的稳定运行，了解液压站系统，现对出口液压站进行了

13、总体方案的设计2 21 1 液压系统特点概液压系统特点概述述安装、运行和都是完整的，包括所有要的附件。维修所需所有的系统每个系统包括：液压动力单元、阀台和阀路块每个动力单元包括：油箱单元、主泵单元、循环单元、蓄能器单元、回油过滤单元。规划液压站的基本设备布置如下图第 6 页 共 41 页6图 1 为出口液压站的基本设备布置图2 1 1 油箱油箱单单元元油箱，圆柱型或方型，带可视的液位指示器、液位传感器和高低液位开关、温度传感器和温度开关、排泄阀、空气滤清器、备用接头、带限位开关的截止阀、接线盒、需用的法兰和内部管线。油箱的 HLP容量不小于主泵公称流量的 5 倍4。由冷板厂制造的所有油箱用不锈

14、钢板焊接而成，或用碳钢板，内表面涂漆对 HLP 介质，吸油管允许的油速是100，伺服阀控制油路的过滤精度 5 微米，比例阀控制油路的过滤精度 10微米。第 9 页 共 41 页93 3 控制系统设计控制系统设计一期酸洗线自动控制系统采用了二级配置，设置有L1级(基础自动化系统)、 L1.5级(过程控制系统)。L1级为生产提供在线监控、管理和控制，并具有计算、存储、设定和执行功能。基础自动化系统通过ProfibusDP现场总线与仪表系统和现场设备进行通信、采集数据、控制现场设备。过程服务器将指令通过以太网传送到基础自动化系统，实现酸洗线生产过程的自动控制。过程控制系统，即L1 级计算机系统，配备

15、有 1级过程控制服务器和设备控制服务器，即HMI服务器。HMI服务器与L1级过程服务器互为热备。LI 级主要用于控制和管理酸洗线上的产品，存储钢卷的原始数据和产品表；精确计算生产线上所有预设值，如张力、速度、辊的压力等。它还是操作员与工艺过程的接口，用于在线监控、报表处理、产品管理、区域过程控制和质量控制。LI级采用工业以太网通过网络交换机，进行控制系统之间的数据通信5。 。3.13.1 PLCPLC 软件软件结构结构L1 自动化系统 SW 由以下组成：- 基础软件, 包括用于应用程序编写，下载和维护的 SW 工具。- 应用软件, 包括由 Danieli 自动化公司遵循安全方便用户、满足功能要

16、求而编写的应用程序。应用程序是由完全执行指定功能的 sw 块组织的。这些块由设定的结构或按简单的软件开发和相关的维护的第 10 页 共 41 页10程序组织的。：主软件块是：PDI (原始数据输入) 数据管理： 从 L1.5 级接收数据并且结合进入的带卷，操作员通过界面 HMI 修改带卷属性。数据设置管理：从 L1.5 级接收设置信息和将相关的数据发射到生产线设备和其他按照带卷头尾的位置和跟踪信息构成的软件块。-报表：采集生产过程中的带卷数据，为 L1.5 准备报表。跟踪：此功能跟踪生产线上每个带卷从入口到出口的边缘， 发送设置数据和采集报表数据。使用焊缝检测器和辊子编码器计算出带卷头尾位置。

17、在带卷准备和交换区域跟踪带卷位置。带卷在生产线移动时管理带卷数据和产品属性。跟踪软件使用程序结构进行数据管理和控制带卷数据。生产线控制: 执行顺控管理带卷移动和位置，速度和张力控制。利用从 L1.5 设置的数据来分配张力和速度，包括区域速度和位置累计控制。顺序按结构设置，每个主要的顺序利用次顺序管理特定的任务。这种管理软件易于开发维护。马达控制:介于生产线控制功能和变速驱动间的界面。速度和失量控制环由组合微控驱动执行。机械控制和顺控: 允许从本地控制箱，全自动或半自动进行机械和设备操作达到产品运行速度。包括液压单元和循环处理的管理和控制。界面管理包: 可以在任何软件包和自动化系统间交换数据，如

18、许可和联锁，紧急或安全事件， 采集的检测值，张力设定值等。第 11 页 共 41 页11操作界面数据交换：至 HMI 现场设备的数据表允许操作员监督机械设备状态和变量，从其他功能软件至 HMI 的控制数据表允许操作员监督自动化系统状态，图表数据 从 HMI 到自动化系统的数据表允许操作员设置产品参数和控制机械设备复位。报警和故障管理：监督机械设备状态和其他软件功能以检测并发送反常条件到 HMI 。HMI 功能: 与工业网交换信息并组织画面，趋势等。允许操作员随意切换。急停管理： 执行急停程序将系统强制到安全条件且复位正常条件后重新起动生产。按照急停程序要求，此操作可通过逻辑硬线执行。 3 32

19、 2 自动化系统的接口自动化系统的接口为正确操作本系统所支持的顺序、控制回路及联锁，需要提供一种或多种下列与外部机电一体化成套设备接口信号类型：串行连接 RS485 接口, 带标准协议 3964(R) (Siemens 协议)现场总线本地局域网： Profibus以太网本地局域网模拟量输入, 4-20 mA 信号模拟量输出， 4-20 mA 信号数字量输入, 0-24 V DC 信号数字量输出, 0-24 V DC up to 2 A 信号第 12 页 共 41 页123 33 3 生产线生产线 1 1 级基础自动化系统与级基础自动化系统与 0 0 级系统接口级系统接口串行连接 RS485 接

20、口, 带标准协议 3964(R) 现场总线本地局域网： Profibus模拟量输入, 4-20 mA 信号模拟量输出， 4-20 mA 信号数字量输入, 0-24 V DC 信号数字量输出, 0-24 V DC up to 2 A 信号3 34 4 生产线生产线 1 1 级基础自动化系统与其它控制系统的接口级基础自动化系统与其它控制系统的接口退火炉控制系统的接口：快速工业以太网焊机控制系统、气刀、锌锅、测厚仪的接口：Profibus静电涂油机控制系统的接口：Profibus1 级基础自动化系统内部接口：Profibus秤重控制系统的接口：串行连接 RS485 接口, 带标准协议 3964(R)

21、 (Siemens 协议)1.5 级计算机： 100M 快速以太网HMI 人机界面的接口：100M 快速以太网此系统包括一套西门子 PLC（S7-400CPU）和 PC 操作员终端，编程终端，1.5 级计算机。人机接口使用完美的 InTouch。系统框图如下：黑白打印机、彩色打印机、HMI/InTouch 7.11 的操作员终端 2、1.5级数学传送模型（使用）、1.5 级数学传送模型（备用）、HMI/InTouch 7.11 的操作员终端 1、编程终端。第 13 页 共 41 页13系统图如下：100M Ethernet HubHMI/Wondeware 7.11RIE/MOO T ERIE

22、/MOO T ESPILECM E N S.Color PrinterBlack & WhitePrinterOperatorsTerminal 1OperatorsTerminal 2HMI/Wondeware 7.11Level 1.5Math Transition Model(Active)Level 1.5Math Transition Model(Standby)Programmers Terminal第 14 页 共 41 页144.4. 出口液压站自动化基础系统选用出口液压站自动化基础系统选用酸洗生产线的基础自动化系统主要包括PLC控制系统和HMI客户工作站控制系统等。PLC控制

23、系统和HMI客户工作站控制系统通过以太网、ProfibusDP现场总线与仪表系统、现场设备进行通信和数据传输。PLC具有回路控制、顺序控制和其他一些特定的功能，并通过局域网与L1.5级进行通信，将过程数据传送到L1 级或者从L1.5级接收数据。HMI客户工作站控制系统的主要作用是监视、控制生产流程和设备，处理一些由L1.5，级和PLC系统传来的数据。4 41 1 PLCPLC 系统系统生产线的PLC系统(闪光焊机Mitsubishi PLC除外)采用SIEMENS s7400 PLC用于生产过程的数据采集、回路控制、顺序控制以及连锁控制等。通过编程器，采用STEP 7语言，对PLC进行系统逻辑

24、编程。Mitsubishi PLC系统通过编程器，采用日本三菱公司的Q3A语言对三菱闪光焊机PLC进行系统逻辑编程。酸洗线共配备了4台s7400 PLC，用于入口段、工艺段、酸洗段和出口段设备控制，1台Mitsubishi PLC用于闪光焊机控制，从而完成机械设备动作的顺序控制、开闭环控制和过程参数的记录。4 1 1 PLC 系系统统主要配置和功能主要配置和功能生产线上PLC全部安装在电气室，用于所有设备动作的顺序控制、信号的联锁控制、速度控制、跟踪控制、张力控制、钢带位置控制和活套控制等。第 15 页 共 41 页15各段PLC系统主要配置和功能如下：1 s7400 PLC：用于完成入口段设

25、备的控制。主要功能有：入口段设备的顺序控制、生产线连锁控制、入口段速度控制、钢带定位控制、钢卷跟踪、钢卷外径和宽度测量、自动减速处理、入口液压单元处理等。2 s7400 PLC：用于完成处理工艺段设备的控制。主要功能有：顺序控制、连锁控制、生产线速度控制、钢带定位控制、带钢张力控制、入口活套控制、出口活套控制、中间活套控制、工艺段液压单元处理等。4#s7400 PLC：用于完成酸洗处理设备(仪表)的控制。主要功能有：生产线连锁控制、酸洗槽循环控制、漂洗水循环控制、排雾系统控制、各种泵和风扇温度的控制以及液位、压力、流速控制等。4 1 2 PLC 系系统统网网络络酸洗生酸洗生产线产线的的 PLC

26、 控制网控制网络络PLC系统网络酸洗生产线的PLC控制网络符合工业标准。传输协议为Profibus协议。简单描述如下：入口PLC、工艺PLC、酸处理PLC、出口PLC通过ProfibusDP现场总线相连接，完成PLC之间相互通信和数据交换。且又通过CP4431通信处理器和交换机与以太网相连，接收来自于L1.5级服务器和HMI客户工作站的各种预设参数值及各种指令。入口PLC通过Profibus-DP现场总线与焊机PLC连接，用于闪光焊机的控制。酸洗生产线的PLC控制网络的网速为9612 Mbps。4 42 2 HMIHMI 客户工作站控制系统客户工作站控制系统酸洗生产线共有7台HMI，其中入口工

27、艺主控室4台(入口HMIOWS 1台、工艺HMIOWS 1台、焊机HMI 1台、酸再生HMI 1台)、出口主控室台(出口HMIOWS 1台、检查站HMVOWS 1台)。HMI客第 16 页 共 41 页16户工作站采用工业控制计算机，用于实现生产过程的监视、操作、报警、趋势记录、报表打印和管理一些由L1.5级和PLC系统传来的数据等。4 43 3 软件开发软件开发由于酸洗生产线规模大、设备多、工艺流程紧密，所有设备全部连锁运行，各种原因引起设备故障造成系统停机时，生产操作人员无法在停机系统的诸多设备中确定故障设备和故障点，需由自动化维护人员花费较长的时间通过查询STEP 7程序去分析判定，然后

28、电气维护人员依此进行相应的处理，这样给故障的解决带来不便，有时甚至会出现判断失误，从而给生产运行造成了很大的影响。为此，根据酸洗生产工艺和设备管理的需求，结合S7400 PLC系统的特点，利用VB60语言和STEP 7语言独立开发了酸洗生产线设备故障报警管理系统。该系统包括STEP 7程序和故障显示窗口两部分。在生产各工艺系统运转过程中，设备的运转状况通过IO模块采集到S7400 PLC内，如果当某个系统发生设备故障突然停机时，STEP 7程序对以前的设备状态和当时的设备状态综合分析，找出设备故障点，并产生故障代码通过以太网传送给HMI客户工作站的设备实时故障报警管理程序，在HMI上运行的故障

29、管理窗口程序根据得到的故障代码值，查询故障信息库，提取库中代码对应的故障信息说明，并在HMI的底部发出警报，在图形界面上自动弹出窗口显示。报警包括：发生的时间和日期、报警描述、报警来源、报警类型、报警状态(应答)等。该软件的特点是，能够快速准确地在任何图形操作下，指明停机系统的故障设备和故障点，提高故障处理速度，并且可随时查看停机历史记录，以加强设备管理。第 17 页 共 41 页174 44 4 实时数据监测实时数据监测实时数据监测是以服务器安全高效的数据库系统为支持,主要功能是:实时监测生产过程中各个生产主要设备的工艺参数,并设置适当的参数预警功能实时监测的主要数据为各个泵的工作状态,预设

30、泵电压，液压站工作电压，电流，电阻等参数，针对具体液压站进一步查询各项具体参数信息,如效应次数，前一次效应持续时间，最高电压峰值等等与生产相关的数据。这些数据一部分是实时获得的,一部分是经过统计记录的,在实时系统中能随时查询故障报警功能为:当单个电解槽出现非正常的工作状态时,用户可以通过警示音或警示色,及时发现生产故障的液压站实时系统便于实现远程信息管理和故障分析,从整体上把握生产进度,为合理安排液压站运行时间和停产大修提供依据第 18 页 共 41 页185 5 酸洗出口液压站软件设计酸洗出口液压站软件设计5 51 1 PLCPLC 的总体结构的总体结构唐钢冷轧薄板厂所用的系统软件由上位机工

31、控机的测控系统软件、下位机的 PLC 控制程序，上位机与下位机的通讯软件组成。系统总体框图如图 5-1 所示。图 5-1 PLC 总体图PLC 控制软件:利用 PLC 抗千扰能力强、过程程序设计容易等优点，进行液压站工作过程的控制。工控机测控软件:利用上位机工控机图象处理直观，数据处理容易，数据保存空间大，采集速率快，人机交换能力强等优势，进行焊机工作过程的数据采集、PLC 的参数设定、图形处理、数据处理、质量判断等操作，进而实现质量管理。工控机与PLC 通信软件:通过 RS232 与 RS422 之间的信号转换，根据 PLC 的通信协议进行软件设计，是建立 PLC 与工控机进行连接的关键。第

32、 19 页 共 41 页195 52PLC2PLC 控制软件设计控制软件设计5 2 1 PLC 控制控制软软件构成件构成本系统的 PLC 控制软件主要由初始化程序模块、调整程序模块、焊接程序模块、公共程序模块、热模拟程序构成。初始化程序模块主要实现系统的上电复位、中断功能允许、状态寄存器清零、置初始状态等功能;调整程序模块实现工件调整的功能及各种动作的手动单步功能;工作程序模块实现数据通讯的整个自动保护过程，热模拟程序模块实现热模拟功能;公共程序块主要实现各种公共数据的 PID 运算A/D 转换、D/A 转换等功能。用 CALL 指令作为程序调用子程序指令，跳到相应的程序模块，并用 SRET

33、返主。因为整个系统的信号滤波电压 PID 控制等算法由硬件电路完成，所以扫描时间小于 lOms。5 2 2PLC 软软件的程序模件的程序模块块 ( 1)初始化程序模块初始化程序模块主要实现系统的开 EI 中断位，把状态寄存器 S和辅助继电器 M 复位，并设置初始状态位及数据等，这部分程序如图 5-2 所示。图 5-2 初始化程序模块第 20 页 共 41 页20( 2)调整程序模块通过程序跳转到这一部分，实现出口液压站的各种调整操作，包括停泵、起泵、过载保护开、泵工作时间管理等。并且在调整开启出口液压站时，可以通过本程序模块，单步操作。通过 CALL 命令和 PO标志实现这部分的跳转。#1 泵

34、工作时间管理 A ENHYD_DB.MCC.IN.MP1_CONFIRM A COM_FG_ONS_60S = L 1.0 BLD 103 A ENHYD_DB.HMI.CMD.MP1_HRST = L 1.1 BLD 103 A TRUE = L 1.2 BLD 103 A FALSE = L 1.3 BLD 103 A FALSE = L 1.4 BLD 103 CALL MULTIWORKTIME Clock_merker_1min:=L1.0 Reset_time_work :=L1.1 Select_hour :=L1.2第 21 页 共 41 页21 Select_days :=L

35、1.3 Select_timeout :=L1.4 Timeout_value :=32000 internal_flag :=ENHYD_DB.WORK.FLAGS_MULTIWOR_PUMP1 Time_work_days :=ENHYD_DB.WORK.MP1_WORK_DAYS Time_work_hour :=ENHYD_DB.WORK.MP1_WORK_HOURS Time_work_minuts :=ENHYD_DB.WORK.MP1_WORK_MINUTES Alarm_timeout :=ENHYD_DB.WORK.Alarm_timeouut_maint_MP1 NOP 0

36、( 3)热模拟程序模块采用 FX-2LC 温度模块，对温度进行采集并加以控制。2LC 温度模块是两通道温控模块，只能通过外部扩展的方式采集多路温度。热模拟程序模块如图 4-5 所示: 图 4-5 热模拟程序模块第 22 页 共 41 页225.5. 3 3 工控机与工控机与 PLCPLC 通信软件设计通信软件设计研究的数字化钢轨酸洗出口液压站，其主从 CPU(即工控机与PLC 通信)采用力控软件编制，焊接质量检测软件用 VB 开发，这使得参数设定与质量检测软件分离，造成操作不够方便。经程序确认，通过 VB 采集三菱 FX 系列 PLC 单个数据寄存器的内容，需要约 0. 03s，速度较慢。所以

37、对泵电流、电压、位移、压力的参数的采集，采用研华公司的专用采集卡。对于温度、错误信号、PLC 执行状态等信息，由工控机从 PLC 的软元件获取，PLC 内部参数读取也由工控机与PLC 通信实现。上位机和下位机的共同控制，PLC 与工控机通信是关键，为此，本节研究在 VB 平台下，工控机与 FX 系列 PLC 通信技术，实现闪光焊工艺参数设定及温度等信号读取。5. 3. 1 通信的通信的连连接接工控机串行口采用 RS-232C 协议接口，而三菱 FX 系列 PLC 为了实现远距离通信，常采用 RS422 协议接口，所以，在硬件连接上，可以采用具有光电隔离的信号转换模块连接 PLC 与工控机。5.

38、 3. 2 VB 串行通信串行通信组组件件利用 vB 进行串行通信主要有两种方法，一种是利用 vB 提供的控件 MsCo，在一般工业控制中，能非常方便实现串行通信;另一种是利用 windows API 应用程序接口，在 VB 调用之前，应该先对通信有关的函数在全局变量处声明，并定义常量.使用 MSComm 控件，便能实现 FX 系列 PLC 与工控机间的串行通信。MSComm 控件处理通第 23 页 共 41 页23信有两种方式，一种是事件驱动方式，具有程序响应及时，可靠性高的优点;另一种是查询方式，可以根据用户的需要，进行定时或不定时查询，检测 MSComm 某些属性是否发生改变，从而作出相

39、应的处理。与 MSComm 控件有关的属性很多，现把与本通信有关的主要属性介绍如下:InBufferCount 返回接收缓冲区中等待的字符数，Settings 设置并返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位参数。OutBufferSize 以字节的形式设置并返回传输缓冲区的大小。Input 返回并删除接收缓冲区中的数据流。Output 往传输缓冲区写数据流InputLen 设置并返回 Input 属性读取接收缓冲区的字符数5.3.3PLC 通信通信协议协议 vB 与 PLC 通讯属于主从关系，通过 PLC 特定的协议，VB 发出请求信号，PLC 产生相应回应。各通信控制字符见表 5-1。表 5-1

40、 通信控制字符表根据 PLC 内部元件特性，对 PLC 主要进行如下四种操作:(1)位元件或字元件状态读操作，命令格式见表 5- 2。表 5- 2 位元件或字元件状态读命令格式第 24 页 共 41 页24现在以读取数据寄存器为例。FX 系列 PLC 每个数据寄存器由 16bit组成(通过两个数据寄存器合并起来存储 32bit 数据)，而每个地址对应 8bit 数据，所以读取单个寄存器(如 D10)，其个数应设置为 2，即30H 和 32H。读取个数最大值为 FFH，所以一次最多能读取数据寄存器的个数为 127. 5 个。和校验表示除了 STX 外，各项对应十六进制代码相加，取其最后两位(其他

41、命令格式时相同)。如:访问地址为 lOF6H的数据寄存器，那么从 CMDO 开始，各项相加为30H+31H+30H+46H+36H+30H+32H+03H=I72H,对应的和校验两位分别是 37H 和 32H。发送时，以 ASC II 码发送。所以要读取地址为lOF6H 的数据寄存器，发出读命令后的字符串为“1OF602372a(2)位元件或字元件状态写操作，命令格式见表 5- 4 表 5-4 位元件或字元件状态写命令格式5.4 工控机与工控机与 PLC 通信通信软软件件设计设计FX 系列 PLC 通信方式是通过 D8120 设定，PLC 默认为E080H，表示 9600 波特率，1 个起始位

42、，7 个数据位，1 个停止位，第 25 页 共 41 页25偶效验。4. 3. 4. 2 VB 通信程序设计首先，通过 MSComm 控件对串口初始化，程序如下:Private Sub Form Load()当窗口下载时初始化f MSComml.PortOpen = True Then先判断串口开闭状态MSComml.PortOpen = False若为开，先关闭串口 End IfIf Not MSComml.PortOpen Then在串口关闭的条件下MSComml.CommPort 二 1选择通信口为 COM1MSComml. Settings= 9600, e, 7, 1电流设定为 96

43、00 波特率、1 个起始位，7 个数据位，偶校验位，这与 PLC 内部设置一致 MSComml.OutBufferCount=0清空发送缓冲区MSComml.InBufferCount 二 0清空接收缓冲区MSComml.PortOpen 二 True设置完毕后打开串口 End If End Sub接着，把要发送的十进制数先转化为十六进制数，得到十六进数高位和低位。根据表 4 中的位元件或字元件状态写命令格式，计算和校验，并且用 output 属性将命令以 ASC II 码发送到PLC 上。把 Smch()子程序定义为和校验程序，具体为: Private Function Smch(ckstr

44、$) As StringDim i As Integer定义循环次数变量第 26 页 共 41 页26Dim j As Integer定义字符串长度变量Dim Hexy as String j= Len (ckstr)需要效验字符串的长度For i 二 1 To j Hexy= Hexy+Asc(Mid(ckstr, i, 1)Next i Smch=Right (Hex$ (Hexy) , 2)取最后两位为和校验End Function5 5 测控系统软件设计测控系统软件设计5.5 .1 据据测测控系控系统总统总体框体框图图 图 5-6 工控机侧控系统框图第 27 页 共 41 页27液压站

45、通过工控机与用户直接连接，应用了工控机的可视性好、通信快速可靠、数据处理和数据储存能力强等特点。通过在测控软件平台上，开展泵的停止时间控制，液压油循环控制等系统试验研究，分析不同控制技术、液压油质量等，最终建立完善的质量管理体系，满足我国钢酸洗接发展的需要。所以通过VISUALBASIC 6:0 编程，实现热/力模拟、泵的停止时间控制、等试验以及参数预置、参数检测、过程显示、质量判断等。测控系统5.4. 2 液压站 VB 程序块根据功能需求，采用模块化的编程思想，设计 VB 工控机测控软件。软件包括初始化、分支转移、数据采集、数据保存及作图等相关程序块，将其介绍如下。(1)程序的初始化块测控软

46、件开始运行，程序进行初始化，包括对采集卡初始化、与PLC 通信程序初始化、设定参数等。其中采集板卡初始化程序如下: Private Sub Form 一 LoadODAQDevicel.DeviceNumber 二 0卡的初始化DAQDevicel.DeviceName 二”000:PCL-1710 I/0=300HDAQDI1.DeviceNumber=DAQDevice 1.DeviceNumberDAQDI1.DeviceName=DAQDevicel.DeviceNameDAQAI1.OpenDevice end第 28 页 共 41 页28End Sub(2)分支转移程序块为了实现功

47、能选择，我们用 VB 的实现分支选择程序，用 VB 实现分支选择程序很简单，因为 VB 是一种直接面向对象的编程语言。直接通过鼠标的 CLICK 属性，SELEC7，相关语句等调用相关程序块或窗口即可。 (3)数据采集程序块数据采集程序包括对板卡的输入信号和 PLC 内部软元件状态进行采集。PLC 内部软元件的读写程序已经在PLC 与工控机通信系统设计一章中详细介绍。板卡输入信号的采样频率可由Timer 控件确定，程序如下: Private Sub Tmacquire TimerOOn Error GoTo errhandlemyU = Val(Format(DAQAI1.RealInput(

48、0)*100, 0.00)End Sub(4)数据保存和作图程序块每采集一组数据，系统将执行保存操作，存放在数据库中，并可作出相应图形。在系统运行完毕，对数据库进行备份，存放在相应的文件夹内。添加数据程序块如下: Sub datasaveWith myrst.AddNew第 29 页 共 41 页29：电压=MyU.UpdateEnd withEnd Sub第 30 页 共 41 页306.6.油箱电器系统描述油箱电器系统描述油箱为 500 升油箱，分为净油侧和脏油侧 2 部分，液压油由净油侧通过主回路送到各各液压阀（提供 160bar 压力），然后经过脏油侧回到油箱油箱传感器表电气设备编号型

49、号名称作用=40C79SEC S002液位开关油箱液位低低检测=40C79SEC B102液位传感器检测油箱液位=40C79SEC S011温度开关检测液压油温度上限=40C79SEC B101温度传感器检测液压油温度=40C79SEC S100接近开关主回路开关阀检测=40C79SEC S310接近开关循环回路开关阀检测62：油箱传感器报警表类型状态动作备注报警油箱液位低=40C79SECB102 max给操作人员发出报警信号错误=40C79SEC B101 max-max主回路阀开关检测 40C79SEC S100 = 0循环回路阀开关检测 40C79SEC S310 = 0给操作人员发出

50、报错信号液压站主泵停止、循环泵停止、加热器和冷却回路停止重报警，参与液压站控制错误液压油温度高检测 =40C79SEC S011 = 1- 发报警信号给操作人员、液压站主泵延时 3 分钟停止加热器停止冷却系统打开重报警，参与液压站控制6.26.2 液压站循环系统描述液压站循环系统描述6 2 1 液液压压站循站循环环系系统统功能描述功能描述第 32 页 共 41 页32 HEAT EXCHANGER -Y301 WATER COOLING RECIRCULATING CIRCUIT -S310 -M310 -S331 SIDE CLEAN DIRTY SIDE RECIRCULATION PUM

51、PS OIL TANK HEATER -S311 -S312 -E310 图 6-1 传感器布置简图液压站循环系统主要是由循环泵、加热器、冷却系统和循环系统管路组成，主要功能是通过循环泵把液压站油箱的脏油侧的由循环到净油侧，从而达到清洁液压油和对液压油温度进行控制。液压油的温度通过加热器和冷却水系统进行控制。第 33 页 共 41 页336 2 2 循循环环系系统传统传感器和感器和马马达表达表电气设备编号型号名称作用=40C79HUR M310交流电机循环泵电机=40C79HUR Y301电磁阀冷却水开关阀=40C79HUR E310电加热器加热器=40C79HUR S331压力开关过滤器检测

52、压力开关=40C79HUR S311流量开关加热器流量检测开关=40C79HUR S312温度开关加热器温度检测开关6 2 3 传传感器感器报报警表警表类型状态动作备注报警(=40C79HUR-S331 = 1)过滤器堵塞(=40C79HUR S311 = 1)流量低(=40C79HUR S312 = 1)温度高给操作人员发出报警信号错误(=40C79HUR-M310)循环泵电机停止给操作人员发出报警信号重报警，参与液压站控制第 34 页 共 41 页346 63 3 液压站主泵系统液压站主泵系统6 3 1 液液压压站主站主泵泵系系统统功能描述功能描述 MAIN CIRCUIT -Y110 -

53、S112 -M110 RETURN -S501 -S110 -S100 PUMP 1 P MAIN CIRCUIT PUMPS 2 -M120 M130 M140 -S120 S130 S140 -S121 S131 S141 -Y120 Y130 -Y140 -S122 S132 S142 -S111 图 6-2 为传感器布置简图第 35 页 共 41 页35液压站主泵一共有 4 个（开 3 备 1）每个泵都有压力控制和流量控制。6 3 2 传传感器感器报报警表警表类型状态动作备注报警1)任何一个泵没有启动 =40C79HUP S110 = 0 or =40C79HUP S120 = 0 o

54、r =40C79HUP S130 = 0 or =40C79HUP S140 = 02)2) 任意一个泵在操作状态3)任何一个泵过滤器完好 =40C79HUP S111 = 1 or =40C79HUP S121 = 1 or =40C79HUP S131 = 1 or =40C79HUP S141 = 1 4) 备用主泵运行5) 任意一个主泵压力最好检测完好 =40C79HUP S112 = 1 or =40C79HUP S122 = 1 or =40C79HUP S132 = 1 or =40C79HUP S142 = 1 发报警信号给操作人员重报警 参与生产线控制第 36 页 共 41

55、页36错误主泵没有运行发报警信号给操作人员重报警 参与生产线控制以上是液压站线长的传感器和马达情况 下面是控制这些的 PLC 硬件组成1、现场远程 I/O ：现场远程 I/O 采用西门子 S7-400PLC 的 ET200 远程 I/O 模块进行控制，它通过 PROFIBUS 网络和 PLC 的 CPU 相连接，和现场传感器、阀通讯通过远程 I/O 的数字输入、梳子输出、模拟输入模块来完成2、马达：液压站马达采用 MCC 控制，它经过 ASI 模块通过 LINK20由 PROFIBUS 网络和 PLC 的 CPU 相连接，它的控制模式是 PLC发指令给 LINK20 模块，指令经 LINK20

56、 分析后发给具体的 ASI模块来控制具体的 MCC 的继电器来实现电机的启动和停止，MCC 的准备好和运行信号经过 ASI 模块汇总到 LINK20 模块后发送给 PLC 的 CPU。3、PLC 系统：PLC 系统采用的是西门子比较先进的 S7-400 的 PLC 系统4、操作界面：液压站操作采用远程和本地手动 2 种控制方式，其中远程控制时通过 HMI 界面来实现的，这里用的 INTOUCH 软件做的HMI 界面，本地手动控制方式是通过地面站来实现的。第 37 页 共 41 页37结论结论 本文系统介绍了酸洗工艺的液压站 PLC 系统控制研制。控制系统以工控机为上位机 PLC 为下位机进行双

57、 CPU 控制;采用真有效值反馈，设计了稳压、调压系统;应用先进的比例伺服阀设计了全新的电液控制系统;得出以下结论: 1有效的提高了生产效率 2采用 VB 与 PLC 串行通信，其工艺参数修改界面更为友好;3整个硬件系统抗干扰能力强:系统软件能满足多种焊接工艺控制及质量分析的要求。第 38 页 共 41 页38参考文献1BHP 公司的与连轧机相联的紊流酸洗 ，吴岚译自STEEL TIMES INTERNATION.1990.72 钱治茂， 酸洗连轧机联合机组发展综述1994.3.243与五机架连轧机联合的紊流酸洗工程 ，白祖泉译自IRON AND STEEL ENGINEER1990.104TECHNICAL PROPOSAL FOR ENDLESS COLD ROLLING MILL PLANT PICKLING LINETANDEM MILLMANNESMANN DEMAG ENGINEERING。5THE NEW PICKLING LINE OF THE STATE STEEL COMPANY-IRON AND STEEL ENGINEER9/1997。1 6 中国机械工程学会焊接学会.第二版.焊接手册.第一卷.焊接方法与设备M.北京:机械工业出版社，2001.