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案例頻道一． 項目簡介
1． 上海方電科技發展有限公司是一家由繼續設計，計算機軟硬件及自動化專業等高級技術人員組成的科技公司，主要從事簾帆布浸膠機設備及涂層設備的設計、開發和制造。該項目于2006初確定，3月開始實施，5月完成交付使用。
2． 用戶單位：河南尉氏久龍橡塑集團有限公司，地處河南開封尉氏縣，年產三角帶以生產各種規格三角帶為主。現有平版硫化機72臺，硫化罐50臺。久龍橡塑集團年生產三角帶達7000萬A米，處于行業領先地位。橡膠三角帶的質量與硫化時間有關，硫化時間不能少，也不能太長。為保證質量，采用了 硫化計算機監控系統。
3． 三角帶的規格繁多，小型的，采用模具固定，在硫化罐中加壓、加熱并保持一定硫化時間一次完成。對大型三角帶，由于尺寸大，模具費用高，一般采用平版硫化機分段硫化。同時對6－8根三角帶進行硫化，一段硫化完成后，轉動三角帶到下一段。反復5－10次才能對整根三角帶都硫化一遍。為了更好的達到質量要求，工藝要求進行2遍硫化，分別為一次硫化和二次硫化。兩次硫化時間各不相同。監控系統要求能對所有的硫化機和硫化罐的硫化時間進行設定，同時能實時觀察實時硫化時間。硫化到時發出提示信號。對硫化時間不到或超過一定時間的設備，有報警輸出。保存每次硫化的設定值和實際時間值，便于進行質量跟蹤。
4． 系統配置：
DELL商用機一臺，配CP5611卡
操作系統：WinXP Professional SP2
S7－224 2臺，另配多個數字擴張模塊
軟件：WinCC V6.0 SP1中文版、S7-200 PC Access SP2。WinCC通過OPC方式，對S7－224進行讀寫，所有的控制由224完成。
5． 現場設備照片
二． 控制系統構成
1． 硫化機車間共有72臺硫化機，每臺硫化機有壓力信號和2次硫化選擇信號兩點輸入，一點到時提示輸出。配1臺S7-224+DI/DO模塊，由于輸入點太多，采用動態掃描輸入。硫化灌車間共有50臺硫化灌，每臺硫化罐有一點壓力信號輸入，一點到時提示輸出。配1臺S7-224+DI/DO模塊。通訊口地址分別設定為3、4，波特率：187.5K。
上位機位于車間辦公室，PLC分別安裝于兩個車間，采用總線連接器和總線電纜與S7-224程控器相連，CP5611配置為MPI通訊，波特率：187.5K。電纜總長約200米。
2． 系統的硬件配置圖，網絡結構圖，應用中的監視畫面。
硫化機硫化時間設定畫面：
硫化機實時數據顯示：
故障記錄：
硫化機歷史記錄：
3． 該項目初始時是用戶要求采用三菱FX2n程控器，經做方案時發現由于該型號程控器可擴展點少，須選用4臺程控器。在編程方面，無法采用子程序，只能對每臺設備單獨編程。對比下來其編程工作量大，成本高。同時效果不理想。通過與用戶多次溝通采用了現在的配置，用戶感到使用方便，效果明顯。
三． 控制系統完成的功能
1. 對硫化機來說由于機臺數量多，筆者應用西門子程控器編程所特有的庫程序，將8臺設備為一組，先編制庫程序。為簡化編程，在庫程序中要求輸入編號，V區中為每個硫化機子程序保留30個字節暫存區，為每個硫化罐子程序保留20個字節暫存區，用于保存8臺機組的運行狀態、硫化計時、硫化時間到達輸出提示、硫化時間出錯輸出報警及及硫化過程結束輸出歸檔信號等。72臺硫化機共調用9次，編號為0－8。52臺硫化罐調用7次，編號0－6。
硫化機子程序輸入輸出要求：
輸入：
編號 雙字，根據編號分配緩存區地址
壓力信號字，輸入壓力和二次硫化信號，8臺硫化機共16位。
運行狀態雙字，采用間接尋址，用&vbxxxx格式輸入，硫化機實際運行狀態，將當前輸入狀態保存，用于判斷邊緣。
時間設定雙字，采用間接尋址，用&vbxxxx格式輸入，一二次硫化設定時間（字）
實際時間雙字，采用間接尋址，用&vbxxxx格式輸入，一二次硫化實際時間（字）
硫化次數雙字，采用間接尋址，用&vbxxxx格式輸入，一二次硫化次數（字節）
輸出：
報警輸出字，每臺硫化機2個位，分別代表一二次硫化時間故障
次數報警字節，兩次硫化次數不等時報警
完成輸出字節，硫化到時輸出提示信號
一次脈沖字，一次硫化卸壓時輸出5秒脈沖，用于歸檔
二次脈沖字，二次硫化卸壓時輸出5秒脈沖，用于歸檔
次數脈沖字節，當二次硫化信號消失時為二次硫化結束，輸出3秒脈沖，用于歸檔
2. 由于采用了庫程序，S7-224的編程比較簡單。需要注意的是符號定義，對符號采用連續成塊的定義。這樣既便于了PC Access的變量讀取，也方便WinCC的變量的添加和使用。
3. 庫程序的編制難點在于對8臺機組進行計時。信號輸入，每臺硫化機有2點輸入（壓力、二次硫化選擇）共16位一個字，時間設定采用間接尋址方法輸入地址，實際硫化時間也是采用間接尋址方法，輸出端不能輸入地址信號，是通過輸入端送入。對每臺設備的硫化時間的計時，由于庫程序無法使用計時器，筆者采用字加1的辦法實現計時，只要保證子程序每秒運行一次，則該數字就是實際時間，時間單位為秒。
硫化機庫庫程序簡介：
程序運行，需要30個字節內存保存運行時的數據，實時時間計時保存，每臺一個字，共16個字節。輸出報警狀態暫存2個字節，當前運行狀態保存，每臺2位，共16位2個字節。硫化次數保存，每臺一個字節，共8個字節。2次硫化次數不一致時的次數報警暫存1個字節。共29個字節，保留1個字節。其存儲器起始地址，由庫程序調用時定義。
以1＃－8＃硫化機為例，計時處理，IW0是輸入信號，VW2000是1＃一次硫化設定時間，VW2002是1＃二次硫化時間設定。VW2400是1＃一次實際硫化時間，VW2402是1＃二次實際時間。采用&vb2000和&vb2400輸入庫程序。在每次運行，先將壓力信號移到LW29臨時寄存器，L29.0是1＃機壓力信號，L29.1是1＃機的二次硫化信號。只要有壓力信號就對計時保存字加1，并根據L29.1狀態分別將當前時間送到實際時間地址中（間接尋址輸入程序）。當實際時間到達設定時間時，對提示位置1，一旦壓力信號為0時，提示位復位，同時根據狀態暫存位狀態判斷是否首次為0，是首次為0，運行比較程序段，比較時間值，小于設定值或大于一定值輸出報警位，同時硫化次數加1。每循環一次，LW29右移2位，實際時間地址的間接尋址數加4。循環8次，可以對8臺硫化機處理完。
由于庫程序中要處理多種位信號和數字，在循環處理時，必需做到一一對應，程序結束時，將當前運行狀態信號、時間報警狀態，次數報警狀態及歸檔脈沖信號保留至暫存內存相應地址中。在編制時，多次對試驗后的結果進行調整，造成內容繁雜，有些內容可以簡化，但是在程序中，用了大量的臨時地址，一旦改動輸入輸出的數量和數據格式，會造成L地址的變動。鑒于現程序在實際應用中工作正常，為避免產生差錯，也就保留一下多余程序段。具體參見附件程序。
四． 項目運行
系統于2006年5月投入工作，運行情況良好，用戶感到使用方便。集中監控系統使得車間工藝員更便于管理，只需要在車間辦公室就可對所有設備進行時間設定和監視。均比以前有了很大的提高。更直觀，更可靠。保證了三角帶的硫化時間，穩定產品質量。同時，通過歷史數據的分析，可以優化品種的搭配，直接提高了產量，增加效益。
五． 應用體會
1． 對庫程序的編制有了更深刻的了解，在編制8臺硫化機的庫程序時，先對一臺進行編程，然后再循環運行。為了保證能一一對應，先將信號輸入字，暫存臨時地址，每次均以L0.0和L0.1作為當前信號輸入處理，并在每次循環時右移2位。循環結束后并將其保存在緩存區中，以便下次調用時作比較用。
2． 計時處理：庫程序不能采用定時器，就采用字加一來計時。定義庫程序每秒運行一次，則字中的數字就是時間，單位是秒。為了對應，硫化時間的設定也是以秒為單位。通過字比較，可以判斷硫化到時或出錯。筆者采用定時中斷，100mS中斷一次，1秒為一個周期。子程序分時運行，保證每100mS只運行一個編號子程序，所有子程序每秒運行一次。在實際使用中，其時間誤差為1秒。
3． 庫程序中需判斷信號輸入的首次和結束，庫程序無法采用邊沿指令，筆者采用信號輸入位與暫存信號位比較來確定。當信號輸入位是1，暫存信號位是0，此時就是首次信號輸入，運行首次程序段，并對暫存位置位。當信號輸入位是0，暫存信號位是1，此時就是信號輸入結束，運行結束程序段，并對暫存位復位。
4． 項目的硫化時間數據保存要求，對過程時間記錄毫無意義，只需要每次硫化結束時保存結果數據。WinCC的故障記錄和數據歸檔，采用觸發歸檔，由程序給出一個脈沖信號進行觸發。這樣數據量少，查找方便。
5． PC Access作為S7-200程控器的OPC服務器，對與200通訊有一個缺點。開始做試驗時，用一臺S7-200只進行數據移動運行，PC Access組態對PLC讀寫，在WinCC上觀察從數據寫入到數據讀出，其響應速度很快。后將兩臺PLC的變量全部配置好，在公司進行模擬運行，發現運行速度很慢，數據輸入到顯示要等上近20秒！反復檢查硬件和軟件都沒有問題，當時幾乎想放棄使用PC Access改用別的OPC。直到后來訂貨的2臺PLC到齊后，全部連上再次試其通訊速度又很快。分析后發現是通訊等待響應問題。原來在以前試驗時，只接了一臺PLC，PC Access在通訊時，對不存在的PLC通訊會反復進行，大量的時間浪費在這上面！建議PC Access應能設定通訊重試間隔時間，并對每次通訊重發次數進行限制。這樣會給現場調試使用帶來方便。
六． 結束語
首次使用WinCC配PC Access，深感其使用方便，尤其是變量的導入，幾乎不需花費時間，幾分鐘就全部完成。為底端PLC也能用上高端的組態軟件提供了良好的應用條件，便于開發出更多的產品。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號