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        監(jiān)控技術(shù)在設(shè)備改造中的應(yīng)用 酒店監(jiān)控設(shè)備改造申請

        發(fā)布時間:2020-02-16 來源: 短文摘抄 點擊:

          摘要:本文主要介紹西門子公司的組態(tài)監(jiān)控軟件Wincc的應(yīng)用,分析系統(tǒng)組成、通信結(jié)構(gòu)及特點。   關(guān)鍵詞:H1網(wǎng);Wincc;操作站;監(jiān)控站   中圖分類號:TP273 文獻標(biāo)識碼:A
          
          對鋼廠攀鋼高速線材設(shè)備的改造,利用了原有工藝設(shè)備,在中軋機與精軋機之間增加預(yù)精軋1、預(yù)精軋2,對原精軋機、夾送輥、吐絲機的傳動設(shè)備進行數(shù)字改造,從而將軋線速度從原來30米/秒提高到55-60米/秒。品種規(guī)格從原來的幾種擴大到現(xiàn)在的幾十種,大大改善了生產(chǎn)工藝。
          
          1 控制系統(tǒng)構(gòu)成
          
          本次改造,其控制系統(tǒng)采用Simatic公司的PLCS7-300完成邏輯控制,操作站和監(jiān)控站采用Simatic的Wincc6.0軟件,傳動設(shè)備采用ABB公司的DCSN600。傳動設(shè)備和各操作室的操作控制與PLC之間,采用SimaticJProfibus DP通信網(wǎng)進行通信,操作站、監(jiān)控站與PLC之間采用SimaticNH1工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成。其系統(tǒng)配置圖參見圖一:攀鋼線材改造系統(tǒng)配置圖。
          
          
          2 網(wǎng)絡(luò)特點
          
          2.1 工業(yè)以太網(wǎng)(H1)的特點
          西門子公司開發(fā)出來的SimaticJH1總線系統(tǒng),是符合IEEE802.3-CSMD/CA協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的高速工業(yè)局域通信網(wǎng),可構(gòu)成大型的分布式自動化系統(tǒng)。工業(yè)以態(tài)網(wǎng)通過第4層進行通信,在該網(wǎng)上可使用不同的協(xié)議進行通信,及可同時使用上S7協(xié)議、SINECNH1-TF以及PC-LAN協(xié)議在不同的站間切換。該網(wǎng)絡(luò)總線通過收發(fā)器或中繼器和多路轉(zhuǎn)換器接口,可連接多達1024個站點。
          H1的特點如下:
         。1)傳輸電纜:H1網(wǎng)的傳輸介質(zhì)可是光纜、同軸電纜和雙絞屏蔽電纜,也可混合使用。在距離較遠,工業(yè)干擾較嚴(yán)重的場所應(yīng)使用光纜在工業(yè)控制中,通常使用同軸電纜,其抗干擾能力較雙絞屏蔽線高近10倍。
         。2)傳輸速率:10MB/秒。
         。3)連接站點數(shù):每段網(wǎng)站可連接100個點。整個網(wǎng)絡(luò)最多可達1024個。
         。4)通信線路長度:在不使用中繼器的情況下可達到500米,使用兩個中繼器可達1500米,使用遠程中繼器可達2500米。
          
          2.2 Wincc的特點及通信方式比較
          Wincc是Windows環(huán)境下面向?qū)ο蟮?2位工業(yè)控制組態(tài)軟件,具有如下特點:
         。1)Wincc可用于自動化領(lǐng)域中所有的操作員控制和監(jiān)控任務(wù)。可將過程或生產(chǎn)過程中的狀態(tài)以圖像、文字、棒圖、曲線或報警形式清楚地表達出來。同時能夠?qū)⑺l(fā)生的事件、過程數(shù)據(jù)記錄下來,供歷史數(shù)據(jù)查詢使用,很方便地組態(tài)產(chǎn)生報表格式,按時間或事件觸發(fā)打印。
         。2)Wincc是一個全面開放的系統(tǒng)
          Wincc在Windows環(huán)境下,通過OLE和ODBC很容易將其他控件集成到應(yīng)用軟件中。也可通過DDE方式與其他應(yīng)用程序進行通信。在Wincc中,嵌套一個標(biāo)準(zhǔn)c語言,在工程中,可隨意地發(fā)揮來完成任務(wù)。同時可訪問Wincc的API編程接口來達到某些特殊功能。Wincc的具有開放通信協(xié)議,支持多種PLC系統(tǒng)。
         。3)Wincc功能可隨任務(wù)而增加
          Wincc本身提供了一個強有力的標(biāo)準(zhǔn)功能庫,可通過調(diào)用這些功能塊來實現(xiàn)控制功能。同時也可將開發(fā)好的功能塊寫進庫中供他人使用。Simatic公司,開發(fā)許多特殊的功能包,在通常情況下,只需購買標(biāo)準(zhǔn)軟件包便可,當(dāng)工程中確實需要某些特殊功能時,可單獨購買特殊功能包來滿足需要(如:冗余軟件包、服務(wù)器軟件包、過程控制軟件包等)。
          (4)Wincc是一個國際通用軟件
          在Wincc中提供了五種在線翻譯功能?筛鶕(jù)需要,做出多種語言界面的應(yīng)用程序,這為工程能夠走向世界提供了方便。
          
          2.3 WinccH1網(wǎng)通信方式比較
          在攀鋼線材高速改造項目中,H1的通信方式如附圖一所示,采用分布式,點對點對等通信方式,操作站、監(jiān)控站、S7-PLC站之間完全平等,不存在主、從,服務(wù)器和客戶機之分。通常情況下,當(dāng)在一個系統(tǒng)中存在多個操作站時可采用如圖二網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行連接。Wincc服務(wù)器可選擇一個或兩個,當(dāng)選擇兩個服務(wù)器時,兩個服務(wù)器相互熱備,形成冗余系統(tǒng)。兩種通信方式的特點比較如下:
         。1)分布式通信方式的特點
         、倜恳粋站點對等,每一個控制站可平等地從過程網(wǎng)中取得自己所需數(shù)據(jù),不受服務(wù)器的制約。在工業(yè)生產(chǎn)中,可保證系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。
         、陲L(fēng)險分散,當(dāng)一個操作站出現(xiàn)事故時,其它操作站可進行工作
         、劬W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的理解點數(shù)不受制約,整個網(wǎng)絡(luò)可連接1024個站點。
          ④缺點:各站點之間相互聯(lián)系較困難,各操作站之間相互獨立。網(wǎng)絡(luò)較忙,數(shù)據(jù)一致性較差。
         。2)客戶機/服務(wù)器通信方式的特點
         、偎械慕M態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)集中放在服務(wù)器上,所有的客戶機均可以訪問組態(tài)數(shù)據(jù)。
         、跀(shù)據(jù)的一致性較好,每個操作員都能看到其它人所進行的操作。
         、塾捎跀(shù)據(jù)的傳送是分層進行,過程總線較輕松。
          ④缺點:風(fēng)險較集中。連接的點數(shù)較小,當(dāng)服務(wù)器不作操作站時最多可連接16個客戶機,當(dāng)服務(wù)器作操作員站時,最多可連接4個客戶機。
          
          
          3 攀鋼線材高速改造操作站及監(jiān)控站的功能
          
          攀鋼線材高速改造共有A、B兩線,采用兩個操作員站和一個監(jiān)控站,其中兩個操作站之間采用互為熱備的方式,當(dāng)一臺操作站出現(xiàn)故障時,另一臺操作站可切換到該線進行生產(chǎn)控制從而保證生產(chǎn)的正常進行。而在監(jiān)控站上,配置分頻卡和分配器,將監(jiān)控站的主要數(shù)據(jù)信息傳送到100米遠5#、6#操作臺進行數(shù)據(jù)實時顯示。根據(jù)工業(yè)要求,在操作員站下實現(xiàn)如下控制功能:
          
         。1)軋制速度分配
          在操作站上,操作人員輸入相關(guān)的工藝參數(shù),計算機根據(jù)金屬秒流量相等的原則,計算出各機組的是設(shè)定轉(zhuǎn)速。首先根據(jù)不同的軋制孔型計算出其工作輥徑,根據(jù)金屬秒流量相等的原則,計算出各機組的線速度。然后將線速度轉(zhuǎn)換成電機的轉(zhuǎn)速,下送到PLCW完成其控制功能。金屬秒流量相等原則:
          Sn-1Vn-1=SnVn
          Sn-1n-1機架軋件的橫截面積;Vn-1n-1機架的線速度;Snn機架軋件的橫截面積;
          Vnn機架的線速度;K=Sn/Sn-1為延伸系數(shù)。
          N電=(60*1m*1000Vm)/(π*Dm)
          各機架電機的轉(zhuǎn)速與線速的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
          N電m機架電機轉(zhuǎn)速;Dmm機架的工作輥徑;Vmm機架的線速度;Im=N電/N軋轉(zhuǎn)動比,N電電機轉(zhuǎn)速,N軋軋輥轉(zhuǎn)速;其中Dm根據(jù)其孔型按下列公式計算:
          對橢圓孔型工作輥徑Dm為:
          Dm=(D-1.33Z)*1.01
          Z=(h-s)/2
          D軋輥輥環(huán)直徑;Z為軋槽最大深度;h為孔型高度s為輥縫;對圓孔型工作輥徑Dm為:
          Dm=D-1.56Z
          Z=(h-s)/2
          D軋輥輥環(huán)直徑;Z為軋槽最大深度;h為軋件高度;s為輥縫;
          根據(jù)上述公式,可知中軋機組的轉(zhuǎn)速為恒值,從而可推出各機組的電機轉(zhuǎn)速。
          在wincc中,對上述這種復(fù)雜的推算,可很方便地采用ANSIC編寫而實現(xiàn)。
          
         。2)過程數(shù)據(jù)的顯示、操作、記錄
          在操作站上,操作人員需要知道有關(guān)軋線狀態(tài),操作事件、過程數(shù)據(jù)的曲線顯示和記錄。WINCC以各種非常豐富的圖形、棒圖、指示表等多種形式來實行軋線狀態(tài)的顯示。WINCC的曲線跟蹤功能中,既可顯示實時數(shù)據(jù),也可查詢歷史數(shù)據(jù)。WINCC的曲線跟蹤有如下特殊功能:
          ①X軸時間顯示范圍可調(diào)整
          可改變時間范圍,當(dāng)點擊其功能按鈕時,可指定當(dāng)前曲線區(qū)顯示的時間范圍為:500毫秒,1秒,1小時,1天五個時間段,曲線可以這五個時間段進行數(shù)據(jù)查詢。同時也可指定特定的時間段進行數(shù)據(jù)查詢。
          ②可對曲線進行局部放大查詢,方便對數(shù)據(jù)的分析使用,有利于對故障的查找。對大可將圖像放大到滿屏?xí)r時間范圍為500ms。
         、劭梢燥@示鼠標(biāo)處的實際值,其值跟隨鼠標(biāo)變化。
         、苋秉c:數(shù)據(jù)采集周期太長,其最小時間為500ms,對于高速線材系統(tǒng),一個周期時間內(nèi)將軋制30米左右的線材。這樣的時間間隔太大,不利于精確分析故障。
          
         。3)分屏功能
          在改造中,由于在A、B兩線的成品操作室未設(shè)計操作站,操作人員不能了解軋線各機組設(shè)備的運行情況。為了解決這一問題,利用監(jiān)控站采用方屏技術(shù),將軋線各機組的主要參數(shù)轉(zhuǎn)送到5#、6#操作臺進行顯示。5#、6#操作臺所顯示的數(shù)據(jù)為一固定畫面,監(jiān)控站的畫面可操作變化。分屏的功能將屏幕放大,如原顯示器的分辨率800×600,使用2屏分屏卡,可得到一個1600×600顯示范圍,也可以的得到其他組合的顯示。利用分屏卡,得到一個2048X768的顯示范圍。在WINCC中對屏幕進行如下分區(qū)便可實現(xiàn)所需的功能。
          
          其中區(qū)域1顯示在主顯示器上,區(qū)域2顯示在遠端顯示上,利用區(qū)域1中功能切換鍵,可改變區(qū)域1中的顯示畫面。在WINCC要實現(xiàn)這一功能,有兩種方法實現(xiàn),一是購買專門的軟件包,可很方便地實現(xiàn)上述功能。二是自己開發(fā),也很方便。
          
          4 使用WINCC的體會
          
          (1)從系統(tǒng)的靈活性、通用性來看,WINCC應(yīng)該是比-FIX,INTOUCH略強。因為在WINCC系統(tǒng)中嵌套的ANSIK C語言,給系統(tǒng)提供了最大的靈活性。
         。2)標(biāo)簽點的定義比其它工控軟件不同,WINCC中,其模擬量點為一個點一個標(biāo)簽,對數(shù)字量點,在WINCC中,可以以8位,16位,32位為一個標(biāo)簽,從最大限度地節(jié)約標(biāo)簽數(shù)來說,對數(shù)字量點來說,可以一模板為一個標(biāo)簽點計算,但根據(jù)使用的經(jīng)驗看,最好使用8位為一個標(biāo)簽,在計算機處理更方便。
         。3)WINCC的報警管理、報表管理功能比其它工控軟件好。
         。4)WINCC對于過程數(shù)據(jù)的記錄,數(shù)據(jù)采集周期太長,其最小時間為周期為500ms,對于高速線材系統(tǒng),一個周期時間內(nèi)將軋制30米左右的線材。這樣的時間間隔太大,不利于精確分析故障。
          (5)WINCC中,當(dāng)需要在一個操作站中控制多個同樣的設(shè)備時,需要作許多重復(fù)工作,因為它不也許標(biāo)簽點同名或者是使用邏輯名。
          
          參考文獻
          [1]北京西門子公司.SIMATIC NET 用于工業(yè)通訊[Z],2006-02-06.
          [2]北京西門子公司.SIMATIC WINCC 通迅手冊[Z],2006-03-04.

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