計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例

1、精品第 11 章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例本章的教學(xué)目的與要求掌握各種過程通道的結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)及使用方法。授課主要內(nèi)容硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)主要外語(yǔ)詞匯Sulfurate Machine:硫化機(jī)重點(diǎn)、難點(diǎn)及對(duì)學(xué)生的要求說明：帶“ * ”表示要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，帶“ * ”表示要求理解的內(nèi)容，帶“ *”表示要求了解的內(nèi)容，帶“”表示難點(diǎn)內(nèi)容，無(wú)任何符號(hào)的表示要求自學(xué)的內(nèi)容硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)* 輔助教學(xué)情況多媒體教學(xué)課件（POWERPOINT ）復(fù)習(xí)思考題硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)參考資料劉川來(lái)，胡乃平，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，青島科技大學(xué)講義感謝下載載精品硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)內(nèi)胎硫化是橡膠廠

2、內(nèi)胎生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，硫化效果將直接影響內(nèi)胎的產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。目前國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家都是使用延時(shí)繼電器來(lái)控制硫化時(shí)間，由于硫化中所需的蒸汽壓力和溫度經(jīng)常有較大的波動(dòng)，單純按時(shí)間計(jì)算可能會(huì)產(chǎn)生過硫或欠硫現(xiàn)象，直接影響了內(nèi)胎的質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)一種利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的硫化群控及管理系統(tǒng)，不僅能提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，也能降低硫化機(jī)控制裝置的維護(hù)成本和硫化操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高硫化過程中工藝參數(shù)的顯示和控制精度，同時(shí)也避免了個(gè)別硫化操作人員為提高產(chǎn)量而出現(xiàn)的“偷時(shí)”現(xiàn)象(即操作人員縮短硫化時(shí)間，未硫化完畢就開模) ， 使內(nèi)胎的產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。1. 系統(tǒng)總體方案內(nèi)胎硫化過程共包括四個(gè)階段:

3、合模、硫化、泄壓、開模。由于所有硫化機(jī)的控制方式相同，所以特別適合群控。在自動(dòng)模式下，當(dāng)硫化操作人員裝胎合模后，由控制系統(tǒng)根據(jù)溫度計(jì)算內(nèi)胎的等效硫化時(shí)間并控制泄壓閥、開模電機(jī)的動(dòng)作。為克服溫度波動(dòng)的影響，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，選用阿累尼烏斯(Arrhenius)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算等效硫化時(shí)間。某橡膠制品有限公司硫化車間共有內(nèi)胎硫化機(jī)96 臺(tái)，為便于整個(gè)生產(chǎn)過程的控制和管理擬采用計(jì)算機(jī)群控及管理系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)情況，借鑒DCS (DistributedControlSystem， 集散控制系統(tǒng) ) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用 PLC 作為直接控制級(jí)， 完成現(xiàn)場(chǎng)的控制功能; 使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為管理和監(jiān)視級(jí)。系統(tǒng)總

4、體方案見圖11.8 。PLC 通過溫度采集模塊采集現(xiàn)場(chǎng)的96臺(tái)硫化機(jī)溫度信號(hào)，進(jìn)行等效計(jì)算后，按設(shè)定型號(hào)的參數(shù)計(jì)算硫化機(jī)的硫化時(shí)間并對(duì)泄壓閥、開模電機(jī)動(dòng)作進(jìn)行控制，完成內(nèi)胎的整個(gè)硫化過程。采用串行通訊方式將PLC 傳送上來(lái)的信號(hào)采集到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在監(jiān)控軟件主界面對(duì)96 臺(tái)硫化機(jī)的硫化溫度和狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，并自動(dòng)記錄相關(guān)過程數(shù)據(jù)，監(jiān)控軟件還具有參數(shù)設(shè)置、查詢及報(bào)表打印等功能。由于計(jì)算機(jī)本身及其操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)不參與控制，即使工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障也不會(huì)影響PLC 的正常運(yùn)行， 從而也不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的控制，但是所有的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)將不能被監(jiān)視和存儲(chǔ)。系統(tǒng)共有三種工作方式:自動(dòng)等效硫

5、化方式、自動(dòng)定時(shí)硫化控制方式和機(jī)臺(tái)原有的延時(shí)繼電器手動(dòng)控制方式?？梢愿鶕?jù)需要在現(xiàn)場(chǎng)利用操作臺(tái)上的旋鈕選擇工作方式。感謝下載載精品工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用研華P4 2.4G ，作為控制級(jí)的PLC 共兩套，采用三菱公司的FX2N128MR 。兩套 PLC 的控制是獨(dú)立的，分別通過串行口連接到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。特殊模塊 FX2N-4AD用來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)的熱電阻溫度信號(hào)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往PLC。熱電阻采用PT100 ，熱電阻經(jīng)過溫度變送器變成0-5V的電壓信號(hào)。FX2n-4AD模塊共有四路通道，在任一時(shí)刻只能有4 個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)入PLC，為提高其使用效率，自行研制了模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)，模擬開關(guān)采用2 片 CD4501

6、 ，可以完成16 選 1 的模擬開關(guān)功能，利用PLC內(nèi)部的編程指令控制模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)依次選通各個(gè)通道，循環(huán)將 48 臺(tái)熱電阻信號(hào)采集到PLC。通訊模塊FX2N-485BD(485信號(hào) )和通訊轉(zhuǎn)換模塊FX2N-485PC-IF(轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)的RS232 信號(hào)和 485BD 的 485 信號(hào) )被用來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC 和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的串行通訊。計(jì)算機(jī)打印機(jī)FX 2N 485PCIFFX 2N 485BDFX 2N 485BDFX 2NPLCPLCFX 2N4ADFX 2N 128MRFX 2N 128MR4AD模擬開關(guān)開開模擬開關(guān)關(guān)關(guān)模擬量量模擬選通輸輸選通信號(hào)溫度變送器入入信號(hào)溫度變送器輸輸出出熱電阻

7、信信熱電阻號(hào)號(hào)1# 48#硫化機(jī)49# 96#硫化機(jī)圖 11.8內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)群控及管理系統(tǒng)總體方案感謝下載載精品2. 可編程控制器控制軟件的設(shè)計(jì)三菱公司 FX2N 系列可編程控制器可以使用梯形圖、 指令表和 SFC 三種編程方式， 指令多達(dá) 156 種，功能強(qiáng)大，編程非常方便。從內(nèi)胎硫化的流程可知，硫化的控制屬于過程、位置控制，采用 PLC 可方便的進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)內(nèi)胎硫開始化機(jī)的等效硫化時(shí)序。為提高運(yùn)行速度、減少運(yùn)行指令，初始化在控制軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化編程，設(shè)計(jì)了多種通用子程序，如數(shù)據(jù)采樣及處理子程序、等效硫化計(jì)算子程數(shù)據(jù)采集及處理子程序自動(dòng)等效硫化計(jì)算子程序手動(dòng) /自動(dòng)或定時(shí)硫化手動(dòng)邏

8、輯動(dòng)作子程序（合模、泄壓、開模等）報(bào)警子程序序、報(bào)警子程序等。控制軟件主程序流程簡(jiǎn)圖見圖11.9 。3. 工控機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)1 工控機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)工控機(jī)管理軟件采用Inprise公司的 Delphi7開發(fā)，工控機(jī)的RS2232串行通訊接口通過FX2N-485PC-IF圖 11.9 控制軟件主程序流程簡(jiǎn)圖連接到可編程控制器的通訊模塊FX2N-485BD上，以半雙工異步串行通訊方式通訊，讀取或設(shè)置參數(shù)，并在主窗口動(dòng)態(tài)顯示，自動(dòng)記錄車間內(nèi)所有機(jī)臺(tái)在三種控制方式下生產(chǎn)的產(chǎn)品的過程參數(shù)和數(shù)量、操作合法性等數(shù)據(jù)，可以隨時(shí)查看硫化溫度曲線，還具有報(bào)警提示、查詢、報(bào)表打印等功能。系統(tǒng)功能系統(tǒng)管理添加用戶修改密

9、碼用戶切換數(shù)據(jù)恢復(fù)內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)用戶設(shè)置設(shè)置機(jī)臺(tái)號(hào)設(shè)置內(nèi)胎型號(hào)設(shè)置型號(hào)參數(shù)設(shè)置班組設(shè)置硫化工代號(hào)主界面： 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控查詢報(bào)表產(chǎn)品查詢溫度曲線查詢報(bào)表 班報(bào)表月報(bào)表機(jī)臺(tái)報(bào)表感謝下載載圖 11.10內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)功能圖精品圖見圖 11.10 。2 串行通信接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)用 Delphi開發(fā)串口通訊軟件一般有兩種方法：一種是采用Microsoft的 MSComm控件， 這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但效率較低; 另一種是利用Windows的通訊 A P I函數(shù)，使用A P I編寫的串口通訊程序較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的功能強(qiáng)大，特別適合于面向低層的下位機(jī)通訊，但是需要編程人員掌握大量的通訊知識(shí)，還要掌握多線程編程。MOXA公司提供了一個(gè)可供Delphi調(diào)用的串行通訊程序開發(fā)工具PCommserialcommunicationlibrary( PComm串口通訊庫(kù) ) ， PCommLibrary是一個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)(DLL )文件，使用 Microsoft Win32 API編寫，利用 PComm編寫串口通訊軟件既具有 A P I的強(qiáng)大功能，使用起來(lái)也比較方便。11.2.4結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)在某橡膠制品有限公司投入運(yùn)行后，控制達(dá)到了預(yù)定的工藝要求，內(nèi)胎質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率達(dá)到99. 8% 以上，每年可增加直接經(jīng)濟(jì)效益200 萬(wàn)元。同時(shí)大幅減輕了