PLC在穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1流程控制

　　流程控制部分分為手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種方式。在按順序啟動(dòng)上料皮帶、拌缸、集料皮帶之后，操作者可以通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)的方式來(lái)啟動(dòng)后續(xù)流程設(shè)備。在生產(chǎn)流程中自動(dòng)控制和手動(dòng)控制的主要區(qū)別在于：自動(dòng)控制過(guò)程中五種骨料和粉料的配料變頻器由程序自動(dòng)來(lái)控制啟停和調(diào)節(jié)其輸出頻率，不需要人工干預(yù)；而手動(dòng)控制模式下人工可隨意啟停各個(gè)配料變頻器，并且可以手動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)變頻器的輸出頻率。配料變頻器的啟動(dòng)與停止是有固定的順序的，各個(gè)變頻器的啟停之間有一定的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔可以在上位機(jī)監(jiān)控畫面的參數(shù)設(shè)定部分進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。另外，還有一些相關(guān)的設(shè)備如空壓機(jī)、電鈴、成品料倉(cāng)倉(cāng)門等設(shè)備需要人工來(lái)啟動(dòng)。

　　3.2自鎖控制

　　根據(jù)機(jī)械生產(chǎn)廠家的要求，在程序部分設(shè)置自鎖控制功能。廠家出于貨款回收方面的考慮，對(duì)控制系統(tǒng)提出設(shè)置自鎖功能的要求，基本思想就是設(shè)置兩個(gè)時(shí)間密碼，在設(shè)備運(yùn)至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之后與貨款全部收回之前，輸入第一個(gè)時(shí)間期限，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行到所設(shè)置的時(shí)間之后，控制系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)鎖死，無(wú)法進(jìn)行正常操作。當(dāng)收回全部貨款之后，輸出時(shí)間密碼，控制系統(tǒng)可以一直運(yùn)行?？梢酝ㄟ^(guò)TODR指令讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘。將所讀取的實(shí)時(shí)時(shí)鐘與設(shè)置的時(shí)間密碼進(jìn)行比較，即可得到設(shè)置時(shí)間是否用完。

　　3.3PLC與變頻器的通訊

　　本系統(tǒng)采用PLC與變頻器進(jìn)行通訊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的啟?？刂坪皖l率設(shè)定以及讀取變頻的一系列運(yùn)行數(shù)據(jù)。PLC與變頻器之間采用ModbusRTU方式通訊，波特率設(shè)為9.6K，采用CRC校驗(yàn)。在RTU模式下，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始，程序中以10ms為間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。PLC和變頻器采用主從的方式進(jìn)行通訊，PLC是主機(jī)，變頻器是從機(jī)。一共有六臺(tái)變頻器，在其參數(shù)設(shè)置中將其地址設(shè)為1-6號(hào)。PLC與變頻器之間的通訊是一個(gè)“查詢-回應(yīng)”的過(guò)程，如圖4所示。

　　PLC中的通訊部分程序大體分為以下幾塊：通訊初始化、發(fā)送完成中斷程序、接受完成中斷程序、發(fā)送組碼程序、生成校驗(yàn)碼、數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。

　　通訊初始化部分程序在PLC的第一個(gè)掃描周期運(yùn)行，其主要功能是設(shè)置CPU226的自由端口的通訊格式、數(shù)據(jù)接收格式及復(fù)位各寄存區(qū)、連接中斷。

　　發(fā)送完成中斷程序主要完成的任務(wù)是：定義開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，并且置位接收標(biāo)志，復(fù)位發(fā)送標(biāo)志。

　　接收完成中斷程序主要完成的任務(wù)是：根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)重新計(jì)算校驗(yàn)碼，并與接收到的CRC域中的值進(jìn)行比較。如果兩者一致，則說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸正確，將接收到的數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)的寄存器中。

　　生成校驗(yàn)碼：根據(jù)CRC檢測(cè)方法生成校驗(yàn)碼，具體生成方法是：①裝入一個(gè)16位的寄存器，所有數(shù)位均為1；②該16位寄存器的高位字節(jié)與開(kāi)始8位字節(jié)進(jìn)行"異或"運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果放入這個(gè)16位寄存器；③把這個(gè)16寄存器向右移一位；④若向右（標(biāo)記位）移出的數(shù)位是1，則生成多項(xiàng)式1010000000000001和這個(gè)寄存器進(jìn)行"異或"運(yùn)算；若向右移出的數(shù)位是0，則返回③；⑤重復(fù)③和④，直至移出8位；⑥另外8位與該十六位寄存器進(jìn)行"異或"運(yùn)算；⑦重復(fù)~③⑥，直至該報(bào)文所有字節(jié)均與16位寄存器進(jìn)行"異或"運(yùn)算，并移位8次；⑧這個(gè)16位寄存器的內(nèi)容即2字節(jié)CRC錯(cuò)誤校驗(yàn)，被加到報(bào)文的最高有效位。

　　4上位機(jī)WinCC監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)

　　根據(jù)用戶需求以及工程實(shí)際應(yīng)用的考慮，本系統(tǒng)在上位機(jī)監(jiān)控畫面的組態(tài)上主要考慮到以下幾個(gè)原則：監(jiān)控畫面能夠清晰直觀地顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；能夠?qū)ιa(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程中物料配比數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的故障報(bào)警信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，可以進(jìn)行報(bào)警歷史記錄進(jìn)行查詢；具有報(bào)表功能，能夠?qū)⒂脩絷P(guān)心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成個(gè)性化報(bào)表，并且能夠自動(dòng)在每班生產(chǎn)結(jié)束之后保存在指定位置，用戶能夠按照指定條件查詢報(bào)表數(shù)據(jù)。

　　基于以上基本原則和要求，本課題以WinCC為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，對(duì)穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上位機(jī)監(jiān)控界面的主畫面如圖5所示。

　　有系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)主畫面主要用來(lái)顯示設(shè)備的整體生產(chǎn)流程，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備啟停狀態(tài)、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)警指示等，并且行模式指示（“手動(dòng)運(yùn)行”與“自動(dòng)運(yùn)行”）。

　　生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要由幾個(gè)部分組成：骨料和粉料的設(shè)定比例、設(shè)定流量；骨料和粉料的實(shí)際比例、實(shí)際流量；設(shè)備的設(shè)定產(chǎn)量、瞬時(shí)產(chǎn)量和累計(jì)產(chǎn)量等。

　　在主畫面的底部有一系列按鈕，如“參數(shù)設(shè)定”、“配料設(shè)定”等。點(diǎn)擊按鈕，即可進(jìn)入對(duì)應(yīng)的子畫面。