烟厂卷接机组PLC与工控机网络的监控系统设计.pdf

第 2期 总第 1 8 3期 2 0 1 4年 O 4月 机 械 工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NG ＆ AUT MATI N NO ．2 Apr ． 文章编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 4 0 2 0 1 7 6 0 2 烟厂卷接机组 P L C与工控机 网络的监控系统设计 王建萍 中北大学 电气X - 程系。 山西 太原0 3 0 0 5 1 摘要 叙述 了以 P L C为核心 的烟厂卷 接机 组 电控 系统 。在 分析 了 P L C发 挥其工 业监测 和控制 优势 的基础 上，引入计算机来完成对控制 系统的组 织工作 ，通过星形拓扑结构的局域 网实现 对整个控制 系统中各 台机器 的统一管理 。本 系统有效地提高 了卷烟生产 的 自动化管理水平 ，方便 了生产 过程 以及 车间整体 的管理。 西文 操作下的汉字处理技术及 自制汉字符号库的使用使得 系统 资源得到 了有效利用。 关键词 P L C 可编程逻辑控制器 ；I P C 工业控制计算机 ；监控管理 中图分类号 T P 2 7 7 文献标识码 A 0 引言 英国莫林斯 MOL I NS 公 司制造 的 MK9 5卷 烟 机和 P A8 5接 嘴机 在我 国卷 烟厂 的使 用相 当广泛 。 由于该机器 自动控制部分存在技术老化、 不易维护等 弊端， 因此用户迫切希望提高机组 的自动控制水平。 我国 自行研制的卷接机组电控系统几年前已通过 了中国烟草总公 司的鉴定 ， 应用于卷接机 的 自动控 制 改造， 它以 P L C为核心对卷接机进行 自动化生产的逻 辑控制， 并通过单板机 以 C RT来 显示 机器的运行状 态。然而随着计算机技术的不断发展及生产管理 自动 化水平的提高 ， 卷烟生产过程 中仅仅将 自动化手段 局 限于生产的控制过程已不能成为自动化生产 的最终 目 标 ， 人们不仅希望能及时获得各台机器运转情况 的有 关信息， 而且希望能随时掌握车间整体生产情况 的各 类信息， 及时发现问题 ， 分析原因， 采取措施 ， 以便统筹 规划 ， 更好 地完成 生 产 计划 。本 文介 绍 了应 用 于卷 烟 生产的 P L C与计算机 网络相结合构成的监控管理 系 统 。 1 运用 P L C与计算机网络结合构成新型系统 在生产过程控制方面 ， P L C具有计算机不可取代 的优势， 而 P L C的许多不足又需要计算机来弥补 ， 因 而我们在本系统 中将 P L C与计算机结合起来完成控 制和管理过程。 生产过程中由 P L C采集数据并发送 给计算机 ， 计 算机负责收集数据 ， 产生报告， 帮助设计过程规划、 模 型和分析控制参数 ， 帮助监测和控制过程质量 ， 完成工 厂管理功能。目前工业管理正成为计算机的一个 比较 大的应用领域。计算机和 P I C结合起来为生产提供 实时监控 ， 通过计算机对 P L C发送 的数据进行处理 ， 由 C R T显示器 以各种方式显示生产过程 的关 键值， 接收操作人员对过程控制和调整的输入 ， 显示 生产数 据、 统计以及监督信息。图 1为由 P L C和计算机网络 构成的卷接机组监控系统框图。 公用大容量 』 磁 盘 声 统 l 微 打 印 加 f l 机 打 机I l ● I I 上 彗 靠 其他微机工作 站 通讯模块I I 显示器 二[ 二 P L C H操作面板 丁一 二二 L 烟机设备 烟 机 操 作 人 员 图 1 P L C与计算机网络构成 的卷 接机组监控 管理系统框 图 该系统 中各微机工作站采用网络形式实现资源共 享， 这样既便于统一管理 ， 又安全可靠。各微机工作站 从对应 的 P I C采集数据 ， 独立进行一系列的处理 ， 由 网络管理人员对各工作站的信息综合分析处理 ， 得到 机组的总体情况 ， 并将最高产量、 最低产量 、 平均产量 和机器名次等信息以中断方式反馈给各微机工作站。 2 系统优 化设计 方案 图 2为微机工作站的程序流程图。 2 ． 1 P L C和 计算机 串行 通讯设 计 系统采用 2 3 2串行 口使计算机与 P L C相连 ， 串行 通讯不仅成本低 ， 而且易于连入 网络 ， 富士 P L C提供 了代串行通讯使用的通讯模块 ， 在通讯模块中可以设 收稿 日期 2 0 1 3 0 9 2 2 }修 回日期 2 0 1 3 1 0 2 1 作者简介 王建萍 1 9 7 3 一 ，女 ，山西灵石人 ，实验师，硕士，主要研究 方向控 制理论与控制工程 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 2期 王 建萍 烟 厂卷接 机组 P L C与 工控 机 网络的监控 系统设计 l 7 7 定 所需 的通 讯方 式 ， 由它对 P L C进行通 讯 协 议 的设 定 和通讯 口初始化 ， 这样就允许使用简单 的 AS C I I 命令 来使计算机和 P L C进行通讯 。 工作站程序开 始 l 广’ 1 网络中断服务程序 查询 串行 口 二二二工二 接收P L C 送来的数据 二二二工二 记录当前时刻 二二二工二 与站中原存数据组 进 行 比较运算 二二二工二二二 得到新 的数据组 向网络服务器送本机信息 接收网络服务器信息 清 除工 作站数据 向相应 P L C 发 清零 信号 汉字显示准备工作 屏幕 设计声音提 示 各类故障情况记录 I l 生产情况数据 机器 当前状 态 上次停车原因 机器运行速度 其他 参考信 息 图 2微 机 工 作 站 程 序 流 程 图 2 ． 2数 据 处 理 程序在数据处理时需计算出生产过程中的盘纸消 耗 、 滤棒消耗 、 水松纸 消耗 、 总产量 、 好烟产量、 总消耗 和有效作业率等数据 ， 累计故障次数及持续时间， 并得 到烟机当前状态 、 机器速度 、 上次停机原 因以及一些其 他参考信息等待程序调用。 2 ． 3 英文操作系统中的汉字显示、 自制字库 与使 用 在对机器运行状态的显示过程 中我们需要用到汉 字 ， 当然也可以在汉字操作系统下运行程序 ， 但庞大的 汉字库 占据了较大的内存， 而显示过程 中只需要其 中 很少的一部分 ， 这样 就会造成很大 的浪费 ， 另外 ， 我们 所需要的汉字显示应做到醒目、 清晰， 在一定距离以外 亦能引起注意 ， 因此根据多种需要 自制了点阵、 矢量及 图形字库 ， 并采用西文操作系统下 的汉字显示技术， 编 写 了相应 的汉 字显 示 函数 ， 不 仅 大 小 任 意 ， 而且 平 滑 、 匀称、 美观漂亮 。 2 ． 4优化 运行 环境 该系统中微机工作站一律采用工控机 ， 工控计算 机较普通实验室微机具有更 良好 的性能 和抗干扰性 ， 可以安全工作 于烟厂车间。 为保证微机工作站中程序及数据的安全 ， 加快程 序及数据的渎取速度 ， 微机工作站不使用硬盘， 将系统 程序及用户程序 固化于 E P R OM 中， 对需要存储的信 息可利用网络服务器的硬盘资源进行存储 。 该设计程序完全避免 了烟机操作人员 的干预 ， 故 微机工作站无需配备键盘 ， 既提高了效率 ， 也保证了程 序的安全运行 。 3监控 系统 的可 扩展 性及 通用性 该系统还可通 过网络进一步 扩大其信息 交换 范 围， 以实现更高层次的自动化管理 ， 此外本系统所提出 的思想不仅局限于烟厂， 还可应用 于其他企业 的自动 化管理。 4 结论 本文以 P L C为核心， 设计 了 P L C与工控计 算机 网络相结合构成的卷接机组监控管理系统 ， 即在 P L C 发挥其工业监测和控制优 势的同时 ， 引入计算机来完 成对控制系统的组织工作 ， 包括对 P L C的数据采集 ， 机器状态的监控及运转情况记录 ， 通过星形拓扑结构 的局域网， 实现整个控制系统各 台机器情况 的统一管 理。编写了用于 2 3 2串行 口异步通讯 的接 口程序 ， 通 过实现非汉字操作系统下 的汉字显示 ， 自制方便灵 活 的小型字库 ， 有效地利用了磁盘空间 ， 节省了内存 ， 提 高了程序运行速度。该系统为卷烟厂提供了高层次的 监控管理系统模 型 ， 具 有科学性、 实用性 。其 网络结 构、 程序结构的合理设计使管理过程简捷 、 清晰， 操 作 方便、 灵活 。 参考文献 [ 1 ] 骆德汉． S i e me n s P L C网络 控制 应用 系统 的 通讯 程序设 计E J ] ． 烟草科技 ， 2 0 0 1 1 1 8 - 1 0 ． [ 2 ] 汪小澄 ， 张峰． P L C控制网络的组建 与监控r J - I ． 计算机应 用 ， 2 0 0 2， 2 2 4 3 4 ． [ 3 ] 王志刚 ， 许晓鸣． P L C组网技术及其在集散控 制系统 中的 应 用[- J - I ． 测控 技术 ， 2 0 0 1 ， 2 0 6 2 9 3 3 ． [ 4 ] 谢庭渝 ． 卷烟 厂智 能计算 机 网络 控制 系统 的设 计[ J ] ．自 动 化与仪器仪表 。 2 0 0 3 。 1 3 4 1 4 1 5 ． [ 5 3 田旭东 。 潘 利． MR N 小型 P L C在 冷水 机组 控制 系统 中的应 用[ J ] ． 可编程控制器 与工厂 自动化 。 2 0 0 5 ， 2 5 9 22 23 ． De s i g n o f Ci g a r e t t e M a k i n g M a c hi ne PLC a n d I PC M o ni t o r a nd M a na g e m e nt S y s t e m i n Ci g a r e t t e Fa c t o r y W ANG J i a n - p i n g De p a r t me nt o f El e c t r i c a l En g i n e e r i n g，Nor t h Un i v e r s i t y o f Ch i n a，Ta i yu a n 0 3 0 0 5 1，Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r d e s c r i b e s t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l s y s t e m o f t o b a c c o a n d c i g a r e t t e ma k i n g ma c h i n e ，wh i c h u s i n g PL C a s t h e c o r e ． Th e a d v a n t a g e s o f PL C i n i n d u s t r i a l mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m a r e a n a l y z e d．a n d t h e c o mp u t e r i s i n t r o d u c e d i n t o t h e s y s t e m t O c o mp l e t e t h e u n i f i e d ma n a g e me n t o f t h e ma c h i n e t h r o u g h a s t a r - s h a p e d t o p o l o g y o f LAN． Th i s s y s t e m e f f e c t i v e l y i mp r o v e s t h e a u t o ma t i o n ma n a g e me n t o f c i g a r e t t e p r o d u c t i o n ． Ke y wo r d s P LC；I PC；mo n i t o r a n d ma n a g e me n t 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m