彌春霞、王博（山東萊鋼自動化部，271104）
摘要： 該係統通過PLC采(cai)集(ji)現(xian)場(chang)生(sheng)產(chan)數(shu)據(ju)，作(zuo)為(wei)故(gu)障(zhang)判(pan)斷(duan)和(he)定(ding)位(wei)的(de)基(ji)礎(chu)，上(shang)位(wei)機(ji)對(dui)采(cai)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，判(pan)斷(duan)現(xian)場(chang)各(ge)設(she)備(bei)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，狀(zhuang)態(tai)的(de)正(zheng)誤(wu)以(yi)不(bu)同(tong)的(de)形(xing)式(shi)在(zai)項(xiang)目(mu)畫(hua)麵(mian)上(shang)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)。
關鍵詞： PLC MMI 以太網通訊
一、概述
該係統通過工業以太網實現上位監控機和可編程控製器PLC通訊和數據交換，上位機從PLC采集現場生產數據，作為故障判斷和定位的基礎，在上位機上以RSVIEW工gong業ye監jian控kong軟ruan件jian作zuo平ping台tai，製zhi作zuo適shi宜yi於yu項xiang目mu的de畫hua麵mian，上shang位wei機ji對dui采cai集ji的de數shu據ju進jin行xing處chu理li，判pan斷duan現xian場chang各ge設she備bei工gong作zuo狀zhuang態tai，狀zhuang態tai的de正zheng誤wu以yi不bu同tong的de形xing式shi在zai項xiang目mu畫hua麵mian上shang顯xian示shi出chu來lai。
二、係統配置
係統是基於WINDOWS NT SEVER 4.0操作係統和RSVIEW32工業監控軟件為平台進行開發的。係統硬件采用IPC 610 研華工控機，主頻800HZ，40G硬盤。係統不另配主機，與原監控畫麵並行運行，係統同時在4台監控機上運行，與原MMI由身份識別程序進行窗口切換。采用工業以太網，將現場5套AB 5/40E 工業控製器PLC和四台上位監控機進行連接，實現數據通訊。在該係統中，以四套AB PLC-5/40E作為主控製器，分別用於連鑄機的公用係統及三套鑄流係統的自動控製。共25台變頻器則各自作為遠程站與PLC進行通訊：其啟動、停止、調速等指令均由PLC以數據通訊形式下達給變頻器，同時變頻器的各種狀態數據以同樣形式反饋給PLC。用於公用控製的PLC係統中，主機架通過CPU外掛5個擴展機架，2塊遠程輸入/輸出模板（RIO）及4台變頻器。用於鑄流控製的三套PLC係統的配置完全相同，均是：主機架通過CPU外掛2個擴展機架，3塊RIO及7台變頻器。
硬件和網絡配置圖（圖1）
三、軟件開發
軟件采用模塊化結構，由通訊與數據采集模塊、數據處理與故障判斷模塊、身份識別模塊、操作跟蹤模塊、故障模擬模塊。見軟件結構圖（圖2）。
圖2
3.1通訊與數據采集模塊
通訊與數據采集模塊實現現場生產數據的采集，以及在線故障診斷係統與PLC之間的數據交換。現場數據首先由PLC采集，然後，診斷係統再通過以太網通訊采集PLC中的數據。診斷係統產生的控製指令通過網絡通訊下達到PLC，由PLC控製現場設備的響應。
3.2數據處理與故障判斷模塊
數(shu)據(ju)處(chu)理(li)與(yu)故(gu)障(zhang)判(pan)斷(duan)模(mo)塊(kuai)實(shi)現(xian)對(dui)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)的(de)處(chu)理(li)，並(bing)根(gen)據(ju)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)的(de)結(jie)果(guo)判(pan)斷(duan)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，確(que)定(ding)故(gu)障(zhang)是(shi)否(fou)發(fa)生(sheng)，並(bing)支(zhi)持(chi)故(gu)障(zhang)查(zha)詢(xun)定(ding)位(wei)，給(gei)出(chu)故(gu)障(zhang)處(chu)理(li)向(xiang)導(dao)。以(yi)拉(la)矯(jiao)機(ji)的(de)故(gu)障(zhang)判(pan)斷(duan)為(wei)例(li)進(jin)行(xing)描(miao)述(shu)。
拉矯機的狀態有三種：正轉、反轉、停止，故障狀態定義為當前狀態不符合按照生產工藝要求的狀態。拉矯機的故障判斷按下圖邏輯進行判斷：（圖3）
圖3
圖3的de構gou圖tu布bu局ju與yu實shi際ji係xi統tong工gong作zuo界jie麵mian的de構gou圖tu布bu局ju相xiang同tong，在zai實shi際ji係xi統tong工gong作zuo界jie麵mian中zhong條tiao件jian方fang框kuang全quan部bu為wei按an鈕niu組zu件jian，當dang條tiao件jian滿man足zu時shi相xiang應ying按an鈕niu為wei綠lv色se，不bu滿man足zu為wei紅hong色se。如ru果guo右you端duan的de三san組zu條tiao件jian有you一yi組zu具ju備bei，則ze判pan定ding按an工gong藝yi拉la矯jiao機ji應ying當dang正zheng轉zhuan，此ci時shi，拉la矯jiao機ji如ru狀zhuang態tai正zheng確que，正zheng轉zhuan按an鈕niu應ying當dang呈cheng現xian綠lv色se，如ru果guo為wei紅hong色se，則ze拉la矯jiao機ji故gu障zhang，係xi統tong給gei操cao作zuo界jie麵mian警jing示shi信xin號hao。如ru果guo兩liang台tai拉la矯jiao機ji同tong時shi故gu障zhang，係xi統tong要yao求qiu操cao作zuo工gong給gei出chu應ying答da確que認ren，進jin入ru故gu障zhang處chu理li程cheng序xu。檢jian修xiu人ren員yuan可ke以yi觀guan察cha當dang前qian畫hua麵mian，如ru是shi電dian機ji過guo熱re導dao致zhi故gu障zhang，電dian機ji過guo熱re按an鈕niu將jiang呈cheng現xian紅hong色se，點dian擊ji該gai按an鈕niu，彈dan出chu故gu障zhang處chu理li向xiang導dao。畫hua麵mian如ru（圖4）
圖4
通過以上簡單例子的描述，可以看出該模塊能夠完成故障點的精確定位，並給出故障處理向導。這種故障顯示方式具有直觀、便捷的優點，如果到複雜的PLC程序中去找故障點，就不具有這種優點。即使對工藝和PLC程序了解不深的人，也可以輕鬆的查找故障，解決故障。
3.3身份識別模塊
身份識別模塊能夠識別操作者身份，防止非授權操作。該模塊將設備操作管理功能分為三個級別，即操作級、管理級、維(wei)護(hu)級(ji)，不(bu)同(tong)級(ji)別(bie)人(ren)員(yuan)有(you)不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)界(jie)麵(mian)，除(chu)操(cao)作(zuo)級(ji)外(wai)，其(qi)他(ta)人(ren)員(yuan)均(jun)無(wu)法(fa)操(cao)作(zuo)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)，各(ge)級(ji)別(bie)均(jun)有(you)口(kou)令(ling)保(bao)護(hu)。模(mo)塊(kuai)對(dui)操(cao)作(zuo)級(ji)更(geng)添(tian)加(jia)了(le)鎖(suo)定(ding)保(bao)護(hu)，操(cao)作(zuo)員(yuan)即(ji)使(shi)不(bu)關(guan)閉(bi)操(cao)作(zuo)畫(hua)麵(mian)，隻(zhi)需(xu)點(dian)擊(ji)鎖(suo)定(ding)按(an)鈕(niu)，係(xi)統(tong)就(jiu)不(bu)在(zai)響(xiang)應(ying)任(ren)何(he)操(cao)作(zuo)命(ming)令(ling)，當(dang)再(zai)次(ci)點(dian)擊(ji)解(jie)鎖(suo)按(an)鈕(niu)時(shi)，係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)重(zhong)新(xin)輸(shu)入(ru)口(kou)令(ling)，否(fou)則(ze)，不(bu)能(neng)解(jie)鎖(suo)。
當按下任一按鈕時，彈出口令識別對話框，要求輸入口令，口令正確，進入下一級畫麵，否則，退回選擇畫麵。
操作級工作站是操作工操作現場設備的畫麵；管理級工作站即工程師工作站，是工程師調試、修改程序所使用的界麵；維護級工作站是現場維修人員所使用的界麵。
該模塊的界麵如圖5.
圖5
3.4操作跟蹤模塊
caozuogenzongmokuaidegongnengshijilusuoyoucaozuomingling，xingchengrizhiwenjian，yibeizhayue。dangtongguoshenfenshibiejinrucaozuojiemianhou，suozuoderenheyigecaozuomingling，doujiangjirurizhiwenjian。caozuojiwuquanzhayuehuoxiugairizhiwenjian，zhiyouguanlijicaiyouzheyiquanxian。gaimokuaituoshanbaoliuleyuanshicaozuojilu，weijinxingzerenjieding，tigonglekeguanyiju。
3.5故障模擬模塊
故障模擬模塊提供了故障演示、模mo擬ni功gong能neng。在zai維wei護hu級ji界jie麵mian中zhong，專zhuan門men設she置zhi了le一yi個ge模mo擬ni按an鈕niu，當dang按an下xia這zhe一yi按an鈕niu時shi，係xi統tong自zi動dong打da開kai模mo擬ni畫hua麵mian，模mo擬ni畫hua麵mian的de結jie構gou和he外wai觀guan與yu工gong作zuo畫hua麵mian完wan全quan相xiang同tong，區qu別bie是shi，模mo擬ni畫hua麵mian不bu與yu任ren何he外wai部bu點dian相xiang連lian，全quan部bu使shi用yong數shu據ju庫ku的de內nei部bu點dian。可ke以yi修xiu改gai數shu據ju庫ku的de數shu據ju，以yi實shi現xian故gu障zhang設she定ding，係xi統tong會hui根gen據ju設she定ding，演yan示shi相xiang應ying故gu障zhang。該gai功gong能neng主zhu要yao用yong於yu複fu現xian故gu障zhang和he技ji術shu培pei訓xun。
四、主要控製功能
4.1 數據處理與故障判斷技術
從PLC采集數據以後，必須決定哪些信號狀態的組合以及如何組合可以判斷為故障；weilejianlimouyishebeideguzhangpanduanmoxing，naxiexinhaoshibixude，naxiexinhaokeyizuoweifuzhutiaojian。zaicixiangmugongzuozhong，womenliyongxianjindezhuanjiaxitongjishushouduanjianlilexinxiku，zhidinglepanduanguize，guzhangpanduanmoxing。
4.2 身份識別及操作跟蹤技術
這台連鑄機自動化程度較高，所有操作都可以在主控室上位機的MMI上完成，而任何非法操作都將可能導致嚴重的人身、設備事故，影響安全生產。我們把設備的操作權限進行了分級管理，分為操作級、維護級、管(guan)理(li)級(ji)，每(mei)一(yi)級(ji)別(bie)的(de)人(ren)員(yuan)享(xiang)有(you)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)級(ji)別(bie)操(cao)作(zuo)的(de)權(quan)限(xian)，進(jin)入(ru)操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)必(bi)須(xu)輸(shu)入(ru)正(zheng)確(que)的(de)口(kou)令(ling)，對(dui)其(qi)他(ta)級(ji)別(bie)的(de)操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)無(wu)權(quan)操(cao)作(zuo)也(ye)無(wu)權(quan)進(jin)入(ru)。操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)暫(zan)時(shi)將(jiang)界(jie)麵(mian)鎖(suo)定(ding)，係(xi)統(tong)將(jiang)拒(ju)絕(jue)響(xiang)應(ying)未(wei)授(shou)權(quan)的(de)操(cao)作(zuo)，但(dan)不(bu)影(ying)響(xiang)其(qi)他(ta)級(ji)別(bie)的(de)正(zheng)常(chang)操(cao)作(zuo)。係(xi)統(tong)對(dui)每(mei)一(yi)項(xiang)操(cao)作(zuo)都(dou)將(jiang)形(xing)成(cheng)日(ri)誌(zhi)文(wen)件(jian)，記(ji)錄(lu)操(cao)作(zuo)的(de)內(nei)容(rong)、時間、級別。
4.3 故障分級管理和人工幹預接口技術
係xi統tong對dui各ge種zhong故gu障zhang進jin行xing分fen級ji管guan理li，根gen據ju故gu障zhang對dui生sheng產chan和he設she備bei的de影ying響xiang程cheng度du，把ba故gu障zhang分fen為wei兩liang類lei，即ji一yi般ban性xing故gu障zhang和he嚴yan重zhong性xing故gu障zhang，不bu同tong的de故gu障zhang處chu理li方fang式shi不bu同tong。故gu障zhang信xin息xi同tong時shi反fan饋kui到dao操cao作zuo級ji界jie麵mian，一yi般ban性xing故gu障zhang隻zhi給gei予yu提ti示shi，如ru何he處chu理li由you操cao作zuo人ren員yuan確que定ding；嚴重性故障給操作員三種選擇，即停機、解除聯機自動、忽略。操作員必須給出應答，否則，在經過延時後，係統將自動向PLC發出拉尾坯工作方式命令，連鑄機進入澆注結束處理程序。
4.4 故障模擬技術
該技術允許係統離線模擬故障，重現故障過程，可以用於故障研究，也可用於技術培訓。
五、結束語
矩(ju)形(xing)坯(pi)連(lian)鑄(zhu)機(ji)在(zai)線(xian)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)采(cai)用(yong)了(le)先(xian)進(jin)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)及(ji)故(gu)障(zhang)定(ding)位(wei)技(ji)術(shu)，係(xi)統(tong)模(mo)塊(kuai)化(hua)編(bian)程(cheng)方(fang)法(fa)以(yi)及(ji)合(he)理(li)的(de)功(gong)能(neng)劃(hua)分(fen)體(ti)現(xian)了(le)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)的(de)思(si)想(xiang)，身(shen)份(fen)鑒(jian)別(bie)功(gong)能(neng)和(he)操(cao)作(zuo)跟(gen)蹤(zong)功(gong)能(neng)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)創(chuang)新(xin)性(xing)。該(gai)係(xi)統(tong)兼(jian)有(you)故(gu)障(zhang)診(zhen)斷(duan)功(gong)能(neng)和(he)技(ji)術(shu)培(pei)訓(xun)功(gong)能(neng)，既(ji)創(chuang)造(zao)直(zhi)接(jie)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，又(you)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)社(she)會(hui)意(yi)義(yi)，有(you)推(tui)廣(guang)的(de)價(jia)值(zhi)。
參考文獻：
[1] 廈門艾倫-布拉德利有限公司. PLC-5 編程軟件, 軟件組態與維護
作者簡介：
彌春霞，工程師，現從事冶金自動化控製工作。
