1 引言
我廠電鍍車間的生產(chǎn)設(shè)備，特別是控制設(shè)備，基本上是全套引進(jìn)日本的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。但現(xiàn)場(chǎng)顯示作業(yè)數(shù)據(jù)的儀表，則相對(duì)來(lái)講顯得較落后，除溫度、PH儀表外，其他儀表大多是指針或浮球等指示，讀數(shù)不便。另一方面，由于電鍍產(chǎn)品的特殊性，特別是銅板鍍鎳，周期較長(zhǎng)，一般需3~7
天，作業(yè)過(guò)程中需記錄大量數(shù)據(jù)。而電鍍車間由于人員缺少，一則無(wú)法做到連續(xù)性記錄數(shù)據(jù)(通常1~2小時(shí)記錄一次)。再則夜間無(wú)人值班，造成該時(shí)間段數(shù)據(jù)空白。這些缺陷，給技術(shù)人員在分析產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素，如何提升產(chǎn)品質(zhì)量等帶來(lái)了較大困難，特別是一旦出了質(zhì)量問(wèn)題，因缺少真實(shí)有效的數(shù)據(jù)而無(wú)法進(jìn)行分析。
另外，夜間無(wú)人值班，生產(chǎn)過(guò)程中若有異常情況發(fā)生，則無(wú)法獲知，更談不上及時(shí)處理，造成產(chǎn)品質(zhì)量受影響或報(bào)廢。并且由于需要人工抄錄數(shù)據(jù)，浪費(fèi)了大量勞動(dòng)力。
鑒于上述狀況，希望通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，真實(shí)有效地反映作業(yè)過(guò)程，同時(shí)提升我廠電鍍?cè)O(shè)備能力的市場(chǎng)形象。
2 設(shè)計(jì)目標(biāo)
系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能:
(1) 自動(dòng)無(wú)間斷地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)的采集;
(2) 數(shù)據(jù)的圖表顯示及友好的
人機(jī)界面;
(3) 報(bào)警系統(tǒng)，具備報(bào)警的歷史記錄、無(wú)線報(bào)警等功能;
(4) 生產(chǎn)作業(yè)及其數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)無(wú)紙化管理;
(5) 各種作業(yè)數(shù)據(jù)的圖表打印;
(6) 遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)分設(shè)備層與計(jì)算機(jī)層。設(shè)備層由PLC及現(xiàn)場(chǎng)儀表等組成，所有的模擬量信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為4~20mA電流后傳送。PLC負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)的采集，并與上層計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(其中一電鍍車間采用Profibus通訊協(xié)議，通訊速率3Mbps,二電鍍車間采用MPI通訊協(xié)議，通訊速率為187.5kbps)。至于計(jì)算機(jī)層，采用分布式多客戶機(jī)的組態(tài)方式。兩個(gè)車間分別由兩臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)與PLC的通訊、數(shù)據(jù)采集歸檔、報(bào)警歸檔等，另幾臺(tái)PC機(jī)作客戶機(jī)用，其共享服務(wù)器的數(shù)據(jù)，但擁有各自的項(xiàng)目文件。
幾臺(tái)客戶機(jī)分別放置于車間現(xiàn)場(chǎng)、休息室及辦公室，其主要負(fù)責(zé)畫面的顯示:
(1) 以設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、管道內(nèi)鍍液的流向及各種參數(shù)的顯示等真實(shí)反映作業(yè)狀況;
(2) 以原電氣控制箱的儀表、指示燈等的顯示方式、布局進(jìn)行表達(dá)，適應(yīng)操作者原有的習(xí)慣;
(3) 提供模擬量參數(shù)的曲線描述，方便用戶的技術(shù)分析;
(4) 提供報(bào)警歷史查詢。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

(1) 模擬量數(shù)據(jù)PLC程序處理
所有模擬量傳輸為4~20mA電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)各變送器的量程，需程序處理(雖然Wincc變量設(shè)置中有對(duì)應(yīng)比例關(guān)系，但小數(shù)點(diǎn)后精確度不夠，通過(guò)PLC程序處理，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波)，其中溫度計(jì)算程序部分示例如下:
OPN DB2
L PIW448
T MW100
L MW100
DTR
PUSH
L 1.000000e+002
*R
PUSH
L 2.764800e+004
/R
T DB2.DBD0
在模擬量數(shù)據(jù)的歸檔方面，限制了歸檔的數(shù)量，一億條數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)32個(gè)模擬量每6s一次的采集頻率計(jì)算，大約可容納2年的作業(yè)數(shù)據(jù)量，占用20G的存儲(chǔ)空間，在投入運(yùn)行后，用戶可定期將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
(2) Wincc部分程序處理
系統(tǒng)附加了作業(yè)數(shù)據(jù)的錄入及管理功能，如:作業(yè)令、銅板編號(hào)、工藝卡號(hào)、作業(yè)的起止時(shí)間等。為方便操作者正確錄入作業(yè)的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為:整流器電源開，則系統(tǒng)自動(dòng)顯示并填充作業(yè)起始時(shí)間輸入框，同時(shí)進(jìn)行電鍍通電量的累計(jì)，而當(dāng)整流器電源關(guān)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示并填充作業(yè)結(jié)束時(shí)間輸入框。電量的累計(jì)在全局腳本中作定義并每分鐘觸發(fā)運(yùn)行一次(如1#鍍鎳槽的電量累計(jì)，單位KAH，采用C語(yǔ)言編程):
由于需要?dú)w檔的參數(shù)較多，歸檔數(shù)據(jù)的調(diào)用使用參數(shù)動(dòng)態(tài)查詢，部分程序如下:
static double leiji1;
if (GetTagBit("SW1")==1)
//返回類型:BOOL
{leiji1=leiji1+GetTagDouble("CUR1") /60.0/1000.0;}
else
{leiji1=0;}
//返回類型:double
SetTagDouble("dianliang1",leiji1);
//返回類型:BOOL
return 0;
}
注:“SW1”為電源開關(guān)輸入信號(hào)變量，“CUR1”為電流信號(hào)變量。
在報(bào)警處理方面，系統(tǒng)分一般報(bào)警與極限報(bào)警，一般報(bào)警僅在計(jì)算機(jī)上作顯示性提示而已，而極限報(bào)警則通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送手機(jī)短信至有關(guān)人員。這里，筆者應(yīng)用了KONDER公司的OPPLC與GSM傳送站產(chǎn)品，并在PLC程序中設(shè)定:當(dāng)極限報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，由一個(gè)上升沿信號(hào)觸發(fā)報(bào)警傳送，并且在報(bào)警沒(méi)有處理的情況下，每十分鐘發(fā)送一次(當(dāng)有關(guān)人員收到信息后，也可將原信息回復(fù)終止報(bào)警)。部分無(wú)線報(bào)警PLC梯形圖如圖2。當(dāng)系統(tǒng)輸入端In0有高電平輸入時(shí)，置位MB0(MB0對(duì)應(yīng)OPPLC內(nèi)定義的手機(jī)短信內(nèi)容，并通知GSM傳送站將該消息發(fā)送到有關(guān)人員手機(jī)，發(fā)送后MB0自動(dòng)復(fù)零)，MB10與MB100主要構(gòu)成循環(huán)發(fā)送的功能，其中MB10設(shè)置為可接受手機(jī)短信功能，收到報(bào)警原文后該位置1，所以，用戶可在收到手機(jī)短信報(bào)警后回復(fù)以切斷報(bào)警的繼續(xù)發(fā)送。