PLC在穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1流程控制

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

　　3.2自鎖控制

　　根據(jù)機械生產(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)置兩個時間密碼，在設(shè)備運至生產(chǎn)現(xiàn)場之后與貨款全部收回之前，輸入第一個時間期限，當(dāng)設(shè)備運行到所設(shè)置的時間之后，控制系統(tǒng)將會自動鎖死，無法進行正常操作。當(dāng)收回全部貨款之后，輸出時間密碼，控制系統(tǒng)可以一直運行?？梢酝ㄟ^TODR指令讀取實時時鐘。將所讀取的實時時鐘與設(shè)置的時間密碼進行比較，即可得到設(shè)置時間是否用完。

　　3.3PLC與變頻器的通訊

　　本系統(tǒng)采用PLC與變頻器進行通訊的方式來實現(xiàn)PLC對變頻器的啟?？刂坪皖l率設(shè)定以及讀取變頻的一系列運行數(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。在RTU模式下，消息發(fā)送至少要以3.5個字符時間的停頓間隔開始，程序中以10ms為間隔進行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。PLC和變頻器采用主從的方式進行通訊，PLC是主機，變頻器是從機。一共有六臺變頻器，在其參數(shù)設(shè)置中將其地址設(shè)為1-6號。PLC與變頻器之間的通訊是一個“查詢-回應(yīng)”的過程，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的第一個掃描周期運行，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)重新計算校驗碼，并與接收到的CRC域中的值進行比較。如果兩者一致，則說明數(shù)據(jù)傳輸正確，將接收到的數(shù)據(jù)存入對應(yīng)的寄存器中。

　　生成校驗碼：根據(jù)CRC檢測方法生成校驗碼，具體生成方法是：①裝入一個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)與開始8位字節(jié)進行"異或"運算。運算結(jié)果放入這個16位寄存器；③把這個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，則生成多項式1010000000000001和這個寄存器進行"異或"運算；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行"異或"運算；⑦重復(fù)~③⑥，直至該報文所有字節(jié)均與16位寄存器進行"異或"運算，并移位8次；⑧這個16位寄存器的內(nèi)容即2字節(jié)CRC錯誤校驗，被加到報文的最高有效位。

　　4上位機WinCC監(jiān)控畫面設(shè)計

　　根據(jù)用戶需求以及工程實際應(yīng)用的考慮，本系統(tǒng)在上位機監(jiān)控畫面的組態(tài)上主要考慮到以下幾個原則：監(jiān)控畫面能夠清晰直觀地顯示設(shè)備的運行狀態(tài)；能夠?qū)ιa(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行實時顯示；能夠?qū)ιa(chǎn)過程中物料配比數(shù)據(jù)進行修改；能夠?qū)υO(shè)備運行過程中產(chǎn)生的故障報警信息進行顯示和存儲，可以進行報警歷史記錄進行查詢；具有報表功能，能夠?qū)⒂脩絷P(guān)心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動生成個性化報表，并且能夠自動在每班生產(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表數(shù)據(jù)。

　　基于以上基本原則和要求，本課題以WinCC為開發(fā)平臺，對穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(tǒng)的上位機監(jiān)控組態(tài)程序進行了設(shè)計開發(fā)。本系統(tǒng)設(shè)計的上位機監(jiān)控界面的主畫面如圖5所示。

　　有系統(tǒng)當(dāng)前的運主畫面主要用來顯示設(shè)備的整體生產(chǎn)流程，監(jiān)控生產(chǎn)過程中的設(shè)備啟停狀態(tài)、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報警指示等，并且行模式指示（“手動運行”與“自動運行”）。

　　生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要由幾個部分組成：骨料和粉料的設(shè)定比例、設(shè)定流量；骨料和粉料的實際比例、實際流量；設(shè)備的設(shè)定產(chǎn)量、瞬時產(chǎn)量和累計產(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。點擊按鈕，即可進入對應(yīng)的子畫面。