鍛造線自動化控制系統①

摘 要：隨著自動化程度的提高，計算機管理系統和安全系統與自動化系統的結合已成為趨勢，該文針對計算機管理系統的特點，通過對實際案例分析，闡述鍛造線總控系統的具體應用。

關鍵詞：PLC PROFIBUS-DP 安全系統 計算機

中圖分類號：TG315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0037-01

計算機系統與自動化系統的結合，可實現對生產線的數據采集、跟蹤、管理、存儲、打印，通過現場總線互聯與控制室內人機界面組成一個全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動控制系統。

1 系統概述

生產線自動化現場總線控制系統主要由工業控制計算機、主控PLC、安全PLC組成?？偩€控制系統采用兩層總線結構，上層采用以太網，下層采用PROFIBUS-DP總線。工業控制計算機、主控PLC通過工業以太網總線連接到交換機上，保證實現數據高速實時通訊。現場設備層采用PROFIBUS-DP為通訊總線，進行實時數據傳輸。安全PLC通過PROFIBUS-DP總線與主控PLC進行通訊。

PROFIBUS-DP總線與各分設備通過DP耦合器進行通訊，為避免單根總線電纜故障導致整個控制系統癱瘓，DP耦合器統一放到總控室控制柜中。

安全總線采用PILZ公司的安全PLC，現場安全門開關、各分設備的急停開關通過硬線接到總控室安全PLC的IO模塊上，傳輸急停、安全門等安全信號，保證人身、設備安全。

2 控制方式

生產線運行控制功能主要是協調、控制、保障整條鍛造生產線安全、可靠、高效的運行，根據工藝要求把生產線分成四個區域。

中頻爐、去氧化皮及傳送裝置區域；

輥鍛機、輥鍛機械手區域；

16000T壓力機、主機工位轉移、主機出料機器人、噴霧潤滑機械手區域；

切邊機、扭拐機、精整壓力機、扭拐用機器人、精整用機器人、切邊出料及傳送車區域。

采用分區域啟動、分區域控制的方式來完成整個生產線的控制?？偩€通過檢測各個單機設備的運行狀態，在某一區域或某一設備故障時，指揮其它設備動作，根據不同的狀態對各單機設備發出不同的指令（等待，再恢復，或是全線停車）。

控制方式可分為自動控制、區域聯動和手動控制。進行自動控制時，由主控PLC按預先編輯的程序對生產線進行控制。生產線正常啟動時，系統默認進行自動控制方式運行。區域聯動方式用于實現區域內部的設備聯動控制，以實現區域的單獨控制或區域內設備聯調。

3 上位機監控系統

監控系統主要由以太網交換機、工業控制計算機、主控PLC和安全PLC組成，工業控制計算機負責生產的管理和生產線的控制，是監控系統的核心，主要實現以下幾個功能。

（1）生產線的監視功能

生產線的監視功能通過監控組態軟件實現對現場設備的運行狀態的顯示，以及控制系統中相關參數的顯示，以圖形化的形式顯示生產線的狀態，幫助操作人員及時了解生產的信息。監視功能又分為系統總體監視功能、分類設備監視功能和趨勢顯示功能。

（2）生產線的數據采集和記錄功能

工業控制計算機將現場生產相關數據進行采集，并將數據存儲到數據庫，供操作人員進行數據分析時使用。

（3）生產線的控制功能

生產線控制功能實現設備控制功能、前橋或曲軸模式選擇功能和設備管理與維護功能。

（4）生產線的報警處理功能

監控系統提供豐富的報警功能，用于顯示、處理生產線的報警信息，具體內容包括：報警顯示功能、報警處理功能、報警等級功能和報警歸檔功能。

報警顯示功能：監控系統提供報警頁面、硬件報警、報警匯總等頁面，實現了報警信息的實時文字顯示。

報警處理功能：當產生報警后，操作員需要對報警信息進行處理，操作包括：確認、屏蔽、使能。打開頁面，右擊某條報警信息，彈出報警處理菜單，操作員通過點擊相關菜單項完成處理操作。報警處理操作包括確認、屏蔽和使能三種方式。

報警等級功能：報警等級分為2級，分別是緊急報警、警告信息。每條報警信息都有一個報警等級，在報警信息列表中等級高的報警被優先響應。另外，不同等級的報警使用不同顏色的文字區分。

報警歸檔功能：生產線所有報警信息都會被歸檔到本地硬盤文件中。另外，針對不同的報警信息產生相應的動作，如確認、使能等處理操作都會被歸檔。操作員可以通過“報警匯總”頁面查看近期的報警歷史記錄；另外還可以通過監控系統的報表功能來對報警歷史記錄進行查看、生成報表和打印。

（5）顯示和打印功能

監控系統提供豐富的統計報表功能，“報表系統”可以按日、周、月或時間范圍生成數據報表、操作記錄報表、報警信息報表等。操作員可以進行報表的查看和打印操作。

（6）權限功能

監控系統提供2種操作權限來保證系統安全，分別為運營操作級和系統管理級。系統管理級是指在對監控系統進行軟件維護、故障維修等管理時的權限分級，該級別的用戶及權限設置通過組態軟件來實現。

運營操作級是指監控系統在運營狀態下的用戶操作權限分級，可根據用戶需求設置不同的操作級別，當系統運行時，用戶需輸入合法的用戶信息，才能被允許進入監控系統，并能提供相應的權限操作。

4 結語

控制系統在體系結構、網絡構成、軟硬件配置和功能實現上采用綜合自動化監控技術進行方案細化設計和系統配置，充分考慮系統的擴充性、擴展性、統一性、資源共享性和技術先進性，滿足萬噸鍛造生產線的生產需求和未來擴充的需要；在保證系統技術先進性的基礎上對可靠性、穩定性、安全性、可維護性和人機交互友好性的實現，滿足了鍛造生產線在溫度、濕度、灰塵、防水、抗震、抗干擾和電磁兼容性的要求。

參考文獻

[1]s7-300/400PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2003.

[3] 工業數據通信與控制網絡[M].北京：清華大學出版社，2003.