煙廠卷接機組PLC與工控機網(wǎng)絡的監(jiān)控系統(tǒng)設計

王建萍

（中北大學 電氣工程系，山西 太原 030051）

0 引言

英國莫林斯（MOLINS）公司制造的MK9-5卷煙機和PA8-5接嘴機在我國卷煙廠的使用相當廣泛。由于該機器自動控制部分存在技術老化、不易維護等弊端，因此用戶迫切希望提高機組的自動控制水平。

我國自行研制的卷接機組電控系統(tǒng)幾年前已通過了中國煙草總公司的鑒定，應用于卷接機的自動控制改造，它以PLC為核心對卷接機進行自動化生產(chǎn)的邏輯控制，并通過單板機以CRT來顯示機器的運行狀態(tài)。然而隨著計算機技術的不斷發(fā)展及生產(chǎn)管理自動化水平的提高，卷煙生產(chǎn)過程中僅僅將自動化手段局限于生產(chǎn)的控制過程已不能成為自動化生產(chǎn)的最終目標，人們不僅希望能及時獲得各臺機器運轉情況的有關信息，而且希望能隨時掌握車間整體生產(chǎn)情況的各類信息，及時發(fā)現(xiàn)問題，分析原因，采取措施，以便統(tǒng)籌規(guī)劃，更好地完成生產(chǎn)計劃。本文介紹了應用于卷煙生產(chǎn)的PLC與計算機網(wǎng)絡相結合構成的監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1 運用PLC與計算機網(wǎng)絡結合構成新型系統(tǒng)

在生產(chǎn)過程控制方面，PLC具有計算機不可取代的優(yōu)勢，而PLC的許多不足又需要計算機來彌補，因而我們在本系統(tǒng)中將PLC與計算機結合起來完成控制和管理過程。

生產(chǎn)過程中由PLC采集數(shù)據(jù)并發(fā)送給計算機，計算機負責收集數(shù)據(jù)，產(chǎn)生報告，幫助設計過程規(guī)劃、模型和分析控制參數(shù)，幫助監(jiān)測和控制過程質量，完成工廠管理功能。目前工業(yè)管理正成為計算機的一個比較大的應用領域。計算機和PLC結合起來為生產(chǎn)提供實時監(jiān)控，通過計算機對PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，由CRT顯示器以各種方式顯示生產(chǎn)過程的關鍵值，接收操作人員對過程控制和調整的輸入，顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計以及監(jiān)督信息。圖1為由PLC和計算機網(wǎng)絡構成的卷接機組監(jiān)控系統(tǒng)框圖。

圖1 PLC與計算機網(wǎng)絡構成的卷接機組監(jiān)控管理系統(tǒng)框圖

該系統(tǒng)中各微機工作站采用網(wǎng)絡形式實現(xiàn)資源共享，這樣既便于統(tǒng)一管理，又安全可靠。各微機工作站從對應的PLC采集數(shù)據(jù)，獨立進行一系列的處理，由網(wǎng)絡管理人員對各工作站的信息綜合分析處理，得到機組的總體情況，并將最高產(chǎn)量、最低產(chǎn)量、平均產(chǎn)量和機器名次等信息以中斷方式反饋給各微機工作站。

2 系統(tǒng)優(yōu)化設計方案

圖2為微機工作站的程序流程圖。

2.1 PLC和計算機串行通訊設計

系統(tǒng)采用232串行口使計算機與PLC相連，串行通訊不僅成本低，而且易于連入網(wǎng)絡，富士PLC提供了代串行通訊使用的通訊模塊，在通訊模塊中可以設定所需的通訊方式，由它對PLC進行通訊協(xié)議的設定和通訊口初始化，這樣就允許使用簡單的ASCII命令來使計算機和PLC進行通訊。

圖2 微機工作站程序流程圖

2.2 數(shù)據(jù)處理

程序在數(shù)據(jù)處理時需計算出生產(chǎn)過程中的盤紙消耗、濾棒消耗、水松紙消耗、總產(chǎn)量、好煙產(chǎn)量、總消耗和有效作業(yè)率等數(shù)據(jù)，累計故障次數(shù)及持續(xù)時間，并得到煙機當前狀態(tài)、機器速度、上次停機原因以及一些其他參考信息等待程序調用。

2.3 英文操作系統(tǒng)中的漢字顯示、自制字庫與使用

在對機器運行狀態(tài)的顯示過程中我們需要用到漢字，當然也可以在漢字操作系統(tǒng)下運行程序，但龐大的漢字庫占據(jù)了較大的內存，而顯示過程中只需要其中很少的一部分，這樣就會造成很大的浪費，另外，我們所需要的漢字顯示應做到醒目、清晰，在一定距離以外亦能引起注意，因此根據(jù)多種需要自制了點陣、矢量及圖形字庫，并采用西文操作系統(tǒng)下的漢字顯示技術，編寫了相應的漢字顯示函數(shù)，不僅大小任意，而且平滑、勻稱、美觀漂亮。

2.4 優(yōu)化運行環(huán)境

該系統(tǒng)中微機工作站一律采用工控機，工控計算機較普通實驗室微機具有更良好的性能和抗干擾性，可以安全工作于煙廠車間。

為保證微機工作站中程序及數(shù)據(jù)的安全，加快程序及數(shù)據(jù)的讀取速度，微機工作站不使用硬盤，將系統(tǒng)程序及用戶程序固化于EPROM中，對需要存儲的信息可利用網(wǎng)絡服務器的硬盤資源進行存儲。

該設計程序完全避免了煙機操作人員的干預，故微機工作站無需配備鍵盤，既提高了效率，也保證了程序的安全運行。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的可擴展性及通用性

該系統(tǒng)還可通過網(wǎng)絡進一步擴大其信息交換范圍，以實現(xiàn)更高層次的自動化管理，此外本系統(tǒng)所提出的思想不僅局限于煙廠，還可應用于其他企業(yè)的自動化管理。

4 結論

本文以PLC為核心，設計了PLC與工控計算機網(wǎng)絡相結合構成的卷接機組監(jiān)控管理系統(tǒng)，即在PLC發(fā)揮其工業(yè)監(jiān)測和控制優(yōu)勢的同時，引入計算機來完成對控制系統(tǒng)的組織工作，包括對PLC的數(shù)據(jù)采集，機器狀態(tài)的監(jiān)控及運轉情況記錄，通過星形拓撲結構的局域網(wǎng)，實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)各臺機器情況的統(tǒng)一管理。編寫了用于232串行口異步通訊的接口程序，通過實現(xiàn)非漢字操作系統(tǒng)下的漢字顯示，自制方便靈活的小型字庫，有效地利用了磁盤空間，節(jié)省了內存，提高了程序運行速度。該系統(tǒng)為卷煙廠提供了高層次的監(jiān)控管理系統(tǒng)模型，具有科學性、實用性。其網(wǎng)絡結構、程序結構的合理設計使管理過程簡捷、清晰，操作方便、靈活。

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