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纸板造纸机PLC控制系统

作者: 时间:2014-02-26 来源:网络 收藏


3 工艺自动化系统设计

  3.1 硬件构成

  根据纸板纸机的工艺要求,该控制系统有-dp构成单主从工作方式,如图2所示。主站选用siemens的s7-300 plc(cpu313c-2dp),站地址设为2,实现总线通信控制和管理,完成周期性数据访问。网部、压榨部、干燥部和切纸机的各变频器(mm440)为从站,地址分别为3,4,5,6,7,8,9,10。现场触摸屏通过mpi口与plc相连,其地址设为1。上位机通过cp5611与主站plc连接,地址使用默认值0。理纸机部分的远程i/o(et200m)地址为11。主站plc与变频器及现场触摸屏实现高速数据通讯,完成整个纸机传动过程中的速度链、负荷分配、张力控制等功能。现场触摸屏实时显示各分布点的工作状态,监测各变频器的运行、故障状态,通过它可以对各传动点实现全部控制功能。plc实时的接受来自上位机和触摸屏的优化控制指令,自动调节各分部的速度以适应生产需求。同时plc将各分部的运行参数送往上位机,以便及时了解生产状况。整个系统采用-dp现场总线控制技术,系统全部控制功能的实现都由现场总线通讯完成。只靠一条通讯电缆传输,省去了传统的线路接点。大大提高系统的可靠性,节约了控制电缆。同时实现了从操作到控制的全数字化,彻底杜绝了现场干扰对控制系统运行的影响。

  3.2 软件设计

  plc的编程使用s7系列的编程软件step7 v5.3,通过其对系统进行相应的网络配置,如通信端口的设置,站地址和数据传输速率的设定等;然后对主站s7-300进行硬件组态,通过配置,cpu313c-2dp可以各个变频器和et200m的i/o 分配地址,这样从编程角度来看,cpu313c-2dp队给从站的控制如同本机的i/o一样。

  step7 v5.3软件采用模块化结构编程,整个控制程序由ob组织块、fc功能块、db数据块等构成。控制字是现场总线系统控制传动单元的基本手段。控制字由现场总线控制器(plc)发送给传动单元,传动单元根据控制字的位编码指示作出相应动作。状态字是一个包含了状态信息的字,它由传动单元发送给现场总线控制器(plc)。组织块ob是系统操作程序与用户应用程序在各种条件下的接口界面,用于控制程序的运行。不同的ob有不同的功能。本设计中组织块有ob1、ob20、ob35、ob82、ob86、ob87、ob100、ob121、ob122。

ob1是用作主程序循环的,它用来设计主循环程序的结构;在用户程序延时中断ob20种调用了系统功能块sfc32(“srt_dint” 启动延时中断)、 sfc33(“can_dint” 取消延时中断)、sfc34(“qry_dint” 查询延时中断的状态)。ob35是程序循环中断组织块;ob82是诊断中断程序,诊断接受来自有诊断能力的模块;ob86是机架错误中断,ob87通讯错误中断;ob100属于启动组织块,是暖启动用的;ob121是程序错误组织块,ob122是访问错误组织块,属于故障处理组织块。ob1是主程序,主要完成系统的初始化、初始参数设定、调用子程序。fc是自定义的子程序块,包括网部控制、压榨部控制、干燥部控制、切纸机控制、理纸机控制、故障处理、数据采集与处理等功能块。数据块db用来存放用户程序运行所需的大量数据或变量,它也是实现各程序块之间交换、传递和共享数据的重要途径。在本系统中,上位机和下位机的通信主要是通过都区和改变下位机的db块来实现的。该系统共设计了8个db块,分别表示实际速度数据块、设定速度数据块、电流数据块、时钟背景数据块、报警数据块、实际温度数据块、设定温度数据块和纸板尺寸数据块。通过读取下位机的db块,上位机上显示相应的速度、纸板尺寸和报警等相应信息。通过触摸屏改变下位机相应的db块数据,就可以生产达到预期的目的。

图2 纸板纸机系统结构示意图

  上位机采用visual c++进行画面显示设计,通过dll获得plc的实时数据,进行动画设计,数据管理,报表打印和故障记录和分析等。现场触摸屏通过siemens的hmi组态软件protool v6.0进行组态和编制画面。触摸屏画面是以设备图为底并分段细化。从触摸屏上可以轻松观察系统总图、各分部图,直至每个分布的传感器的状态。利用触摸屏提供的输入/输出、棒图、曲线图、字符、帮助信息、口令和画面切换等功能,可以观察和设定变频器的频率、转速及当前实际的频率和转速、纸机的运行状况等。

4 结束语

  工程实践证明,本控制系统采用-dp网络技术实现分布式控制,可以大大降低现场信号连接的工作量和费用,提高信号的传输精度与灵活性,降低系统成本,给安装、调试和设备维护带来方便。profibus-dp网络速度快、可靠性高、开放性好、抗干扰能力强,适用于各种工业控制系统,是pc、plc与其他智能现场设备通信的优选网络。

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