WinCC和S7-200在橡胶三角带生产中的应用

一． 项目简介
　　1． 上海方电科技发展有限公司是一家由继续设计，计算机软硬件及自动化专业等高级技术人员组成的科技公司，主要从事帘帆布浸胶机设备及涂层设备的设计、开发和制造。该项目于2006初确定，3月开始实施，5月完成交付使用。
　　2． 用户单位：河南尉氏久龙橡塑集团有限公司，地处河南开封尉氏县，年产三角带以生产各种规格三角带为主。现有平版硫化机72台，硫化罐50台。久龙橡塑集团年生产三角带达7000万A米，处于行业领先地位。橡胶三角带的质量与硫化时间有关，硫化时间不能少，也不能太长。为保证质量，采用了 硫化计算机监控系统。
　　3． 三角带的规格繁多，小型的，采用模具固定，在硫化罐中加压、加热并保持一定硫化时间一次完成。对大型三角带，由于尺寸大，模具费用高，一般采用平版硫化机分段硫化。同时对6－8根三角带进行硫化，一段硫化完成后，转动三角带到下一段。反复5－10次才能对整根三角带都硫化一遍。为了更好的达到质量要求，工艺要求进行2遍硫化，分别为一次硫化和二次硫化。两次硫化时间各不相同。监控系统要求能对所有的硫化机和硫化罐的硫化时间进行设定，同时能实时观察实时硫化时间。硫化到时发出提示信号。对硫化时间不到或超过一定时间的设备，有报警输出。保存每次硫化的设定值和实际时间值，便于进行质量跟踪。
　　4． 系统配置：
　　DELL商用机一台，配CP5611卡
　　操作系统：WinXP Professional SP2
　　S7－224 2台，另配多个数字扩张模块
　　软件：WinCC V6.0 SP1中文版、S7-200 PC Access SP2。WinCC通过OPC方式，对S7－224进行读写，所有的控制由224完成。
　　5． 现场设备照片

                           

二． 控制系统构成

　　1． 硫化机车间共有72台硫化机，每台硫化机有压力信号和2次硫化选择信号两点输入，一点到时提示输出。配1台S7-224+DI/DO模块，由于输入点太多，采用动态扫描输入。硫化灌车间共有50台硫化灌，每台硫化罐有一点压力信号输入，一点到时提示输出。配1台S7-224+DI/DO模块。通讯口地址分别设定为3、4，波特率：187.5K。
　　上位机位于车间办公室，PLC分别安装于两个车间，采用总线连接器和总线电缆与S7-224程控器相连，CP5611配置为MPI通讯，波特率：187.5K。电缆总长约200米。
　　2． 系统的硬件配置图，网络结构图，应用中的监视画面。

　　

　　硫化机硫化时间设定画面：

　　

　　硫化机实时数据显示：

　　

　　硫化罐实时数据显示：

　　

　　故障记录：

　
　

　　硫化机历史记录：

　　

　　3． 该项目初始时是用户要求采用三菱FX2n程控器，经做方案时发现由于该型号程控器可扩展点少，须选用4台程控器。在编程方面，无法采用子程序，只能对每台设备单独编程。对比下来其编程工作量大，成本高。同时效果不理想。通过与用户多次沟通采用了现在的配置，用户感到使用方便，效果明显。
三． 控制系统完成的功能
　　1. 对硫化机来说由于机台数量多，笔者应用西门子程控器编程所特有的库程序，将8台设备为一组，先编制库程序。为简化编程，在库程序中要求输入编号，V区中为每个硫化机子程序保留30个字节暂存区，为每个硫化罐子程序保留20个字节暂存区，用于保存8台机组的运行状态、硫化计时、硫化时间到达输出提示、硫化时间出错输出报警及及硫化过程结束输出归档信号等。72台硫化机共调用9次，编号为0－8。52台硫化罐调用7次，编号0－6。

　　

　　硫化机子程序输入输出要求：
　　输入：
　　编号 双字，根据编号分配缓存区地址
　　压力信号 字，输入压力和二次硫化信号，8台硫化机共16位。
　　运行状态 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，硫化机实际运行状态，将当前输入状态保存，用于判断边缘。
　　时间设定 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，一二次硫化设定时间（字）
　　实际时间 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，一二次硫化实际时间（字）
　　硫化次数 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，一二次硫化次数（字节）
　　输出：
　　报警输出 字，每台硫化机2个位，分别代表一二次硫化时间故障
　　次数报警 字节，两次硫化次数不等时报警
　　完成输出 字节，硫化到时输出提示信号
　　一次脉冲 字，一次硫化卸压时输出5秒脉冲，用于归档
　　二次脉冲 字，二次硫化卸压时输出5秒脉冲，用于归档
　　次数脉冲 字节，当二次硫化信号消失时为二次硫化结束，输出3秒脉冲，用于归档
　　2. 由于采用了库程序，S7-224的编程比较简单。需要注意的是符号定义，对符号采用连续成块的定义。这样既便于了PC Access的变量读取，也方便WinCC的变量的添加和使用。
　　3. 库程序的编制难点在于对8台机组进行计时。信号输入，每台硫化机有2点输入（压力、二次硫化选择）共16位一个字，时间设定采用间接寻址方法输入地址，实际硫化时间也是采用间接寻址方法，输出端不能输入地址信号，是通过输入端送入。对每台设备的硫化时间的计时，由于库程序无法使用计时器，笔者采用字加1的办法实现计时，只要保证子程序每秒运行一次，则该数字就是实际时间，时间单位为秒。
　　硫化机库库程序简介：
　　程序运行，需要30个字节内存保存运行时的数据，实时时间计时保存，每台一个字，共16个字节。输出报警状态暂存2个字节，当前运行状态保存，每台2位，共16位2个字节。硫化次数保存，每台一个字节，共8个字节。2次硫化次数不一致时的次数报警暂存1个字节。共29个字节，保留1个字节。其存储器起始地址，由库程序调用时定义。
　　以1＃－8＃硫化机为例，计时处理，IW0是输入信号，VW2000是1＃一次硫化设定时间，VW2002是1＃二次硫化时间设定。VW2400是1＃一次实际硫化时间，VW2402是1＃二次实际时间。采用&vb2000和&vb2400输入库程序。在每次运行，先将压力信号移到LW29临时寄存器，L29.0是1＃机压力信号，L29.1是1＃机的二次硫化信号。只要有压力信号就对计时保存字加1，并根据L29.1状态分别将当前时间送到实际时间地址中（间接寻址输入程序）。当实际时间到达设定时间时，对提示位置1，一旦压力信号为0时，提示位复位，同时根据状态暂存位状态判断是否首次为0，是首次为0，运行比较程序段，比较时间值，小于设定值或大于一定值输出报警位，同时硫化次数加1。每循环一次，LW29右移2位，实际时间地址的间接寻址数加4。循环8次，可以对8台硫化机处理完。
　　由于库程序中要处理多种位信号和数字，在循环处理时，必需做到一一对应，程序结束时，将当前运行状态信号、时间报警状态，次数报警状态及归档脉冲信号保留至暂存内存相应地址中。在编制时，多次对试验后的结果进行调整，造成内容繁杂，有些内容可以简化，但是在程序中，用了大量的临时地址，一旦改动输入输出的数量和数据格式，会造成L地址的变动。鉴于现程序在实际应用中工作正常，为避免产生差错，也就保留一下多余程序段。具体参见附件程序。