西门子合肥PLC模块总代理

西门子PLC模块苏州代理商块制丝线控制系统网络结构图

1、 数据信息管理层

硬件组成：由上位管理计算机、打印机、交换机等组成。

软件平台： 微软S数据库、Visual Basic开发软件和iFIX iClient。

信息交换网络：TCP/IP以太网。

功能：实现生产任务的调度下发；现场生产情况的监测；报表的统计、保存、查询、打印；储柜储存物料的信息查询；PLC控制柜的状态监测；关键工艺参数的历史变化趋势图等。本层向上与厂管理系统如SPC系统进行数据通信，向厂和各职能部门发布生产数据，为厂里的决策提供依据；向下通过控制网络与控制执行层和设备层进行数据通信，对车间生产线进行监控，以实现集中监控和管理。

2、 集中监控层

硬件组成：采用分布式、客户端/服务器结构，由两台冗余的iFIX SCADA服务器，一台iFIXSCADA的本地iClient客户端，构成集中监控系统。分别对制丝叶线、梗线监控。

软件平台：iFIX SCADA/iClient监控组态软件。

信息交换网络：光纤环行工业以太网、TCP/IP以太网。

功能：接收生产管理上位管理机发出的任务（批次与配方参数），发送至设备控制层各相应生产段的PLC，集中指挥控制生产线的运行，同时将生产线设备的运行情况、实时工艺、批次统计数据上传生产管理上位管理机。

3 、设备控制层

硬件组成：包括PLC控制柜组、现场分布I/O箱、现场监控站、现场执行机构和传感器检测机构。

软件平台：STEP7 V5.3编程软件和WinCC Flexible组态软件。

信息交换网络：现场总线ProfiBus—DP、光纤环行工业以太网。

功能：实现生产线开关量、模拟量控制操作，设备运行状况和生产线工艺数据采集、显示，参数设置、设备故障显示等。

4、 控制系统实现的主要功能和特点

（1）管理功能监控机有系统管理、安全权限管理、配方管理、工艺参数管理等功能。操作人员或系统管理人员进入iFIX实时监控系统先登录，通过不同用户身份的安全级别进行权限控制，从而系统的安全、正常操作，防止越权操作。

（2）批次任务、CPU模块工艺参数管理功能由于不同配方对工艺参数有着不同的要求，所以可在监控机本地修改配方参数和工艺参数。

（3）全线集中监控功能监控机图形界面完全按照生产线工艺流程布置，具有生产线设备关键单机、分片或全局工艺流程运行状态显示、工艺参数和设备参数的实时显示；重要参数的设定值、实际值实时显示，以便分析和追踪产品的质量；在任一台监控机上可对制丝线上所有工艺段进行控制操作，这种一对多的模式，使操作更灵活、方便。

（4）生产控制功能、PID功能手动、自动控制方式转换，实现生产线各工艺段设备的单个运行和生产运行控制，提供储柜进/出料选择、加料（香）罐选择，单机设备控制（主要单机设备控制如烟片回潮机、加料机、烘丝机等需单预热的起动、停止）；实现生产过程中各主要工艺参数的控制。

对需要调节的润叶筒温度、增温增湿机压力、加香流量等均进行PID调节，并且回路参数可实时修正。

其中，掺配加香控制精度是用户日常的考核指标，直接关系到成品的质量。根据实际的叶丝流量，与配方参数里设定掺配的辅料比例，分别控制梗丝、薄片、膨丝等电子秤的流量，再根据所有的实时流量之和及配方参数里预定的香料配比量，计算出设定加香流量，经PID回路运算后，控制加香泵变频器的速度来调节加香量，达到要求的香料配比量。由于电子秤及加香流量计上Profibus—DP网，进行数字信息交换，相比改造前的模拟量输入、模拟量输出模式，采集信息更准确，控制精度有明显提高。现以一班五批次计算，加香比例控制精度小于0.4％，用户的要求。

（5）生产报表、统计功能每一批任务完成自动形成生产报表，包括任务批次号、使用的配方参数、开始和结束时间，重要工艺指标的大、小、平均值及标准偏差等统计参数。便于评价产品质量。

对于过程中的累计量，如加香总量、叶丝、膨丝等掺配总量既有每个批次结束自动清零，也有“复位总量”功能键随时清零（便于调试时使用）由于全线九台电子秤通过EM277上Profibus—DP网，实现了远程自动清零，不像改造前每批任务结束需要操作工在电子秤控制柜本地复位总量，尤其当同牌号换批时，容易造成累计量不准确。新控制系统的使用既减轻了操作工的劳动强度，又达到准确计量的目的。

（6）在线诊断和报警功能 系统具有分段起动允许条件查询功能、单机设备辅助功能起动允许条件查询功能，控制网络和总线故障诊断。

各工艺段均有完善的故障报警功能，可对报警进行确认和复位，并通过不同颜色区分报警的状态，模块是已正常，还是仍故障。

（7）远程复位电动机起动器功能各工艺段在监控机画面上都有“复位馈电器”功能键，当有电动机过载，可进行远程复位；由于使用控制和检测诊断功能更加丰富的电动机起动器，电动机运行信号的判断通过检测是否有连续的电流来实现，而不是仅仅检测接触器是否吸合，使判断结果更为可靠；可以在线监视电动机电流，便于了解电动机状况。

（8）上位机与PLC时间同步功能由于有任务管理，每批任务完成都有生产报告，而且制丝线工艺段较多，每一段由一个PLC控制，所以上位机与几个PLC之间就需要时间同步。

考虑到烟厂生产特点，采用功能键形式实现时间同步：在上位机作一功能键用于PLC时间同步，同时上位机将本机的系统时间送入PLC的时间接收地址（年、月、日、时、分、秒，年份只取后两位）。PLC判断时间同步位状态为1，则进行时间格式转换，并调用SFC0设置PLC系统时钟一次，实现与上位机时间同步。

（9）基于Web管理（WBM），远程监控网络上各个交换机通信状态，包括各个端口的通信情况。

结束语

综上所述，西门子模块升级改造后的制丝线控制系统在网络硬件和软件控制思想方面都有一定的性。现场总线Profibus和以太网技术的使用，既了系统运行的安全可靠，又实现了数据共享。改造前每台段监控机，只能一一对应监控一个PLC，现在每台段监控机都可以监控全线五个PLC；现场四台15in现场监控站（MP370），全面实时显示工艺流程运行状态、工艺参数和设备参数，操作上的灵活、方便是显而易见的。经过生产证明：整套控制系统工作可靠，运行状态良好，有完善的生产管理功能。此次升级改造，改进了原有的一些工艺和设计上不合理的部分，且便于系统扩展，经济和技术效益显著，得到用户的好评。

现场信号经A/D转换后变为离散的数字量信号,然后将形成的数据按时间序列存人PLC内存,再利用数字滤波程序对其进行处理,滤去噪声部分获得单纯信号。实用的数字滤波方法有:平均算法滤波、峰值剔除滤波和中值滤波三种方法,在实际应用中可单使用某一种方法,也可几种方法同时使用,以收到更好的效果。其在控制系统中的位置如图1示。控制系统中的位置再以火电厂输煤程控系统为例,笔者在现场调试时对设备工作电流、皮带秤煤量、碎煤机温度及振动、煤仓煤位等模拟量信号采取了平均值滤波的方法进行预处理,对输人信号采用10次采样值的平均值来代替当前值,但并不是通常的每采样10次求一次平均值,而是每采样一次就与近的9次历史采样值相加,即公式2.2软件容错由于电厂输煤系统及其它工业现场环境通常比较恶劣,I/O信号传送距离也较长,常常会使传送的信号产生错误,出现一些程序编制时考虑不到的干扰信。
    在设计和模拟调试程序的同时,PLC之外的其它控制设备(如控制台、继电器屏等)的制作、接线工作可同时进行,以缩短生产周期。经制造厂调试后,应用程序的整体逻辑功能可认为基本通过。1.3现场调试PLC装置在现场安装后,要进行联机调试,将程控系统与检测设备及执行机构连接在一起,通过实际操作观测现场设备的运行状态,并根据现场实际情况及运行人员的要求对编程序进行修改,使之与现场设备更为紧密地结合在一起,直至整个程控系统良好运行。这一方面要求调试人员对程序逻辑十分清楚,另一方面还要熟悉有被控设备的工作原理。这部分工作量比较大,也是程序调试的关键。下面以火电厂输煤程控系统为例,进行具体分析说明。程控系统外围接口检查在火电厂输煤程控系统进行现场调试时,对皮带传感器信号、挡板到位信号、犁煤器上下位信号、高低煤位信号及设备状态等有现场输人信号线路进行测。
    为提高系统运行的可靠性,使PLC在信号出错的情况下能发现错误,并能排除错误的影响继续工作,笔者在火电厂输煤程控系统调试中采取了以下软件容错措施:在目前现场设备信号不是可靠的情况下,对于非严重影响设备运行的故障信号,为防止输人接点的抖动或接触不良而产生“伪报警”,在程序调试时采取不同时

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