一
、項目簡介

煙台美極玻璃現在為一中型玻璃加工企業
，以生產中空玻璃
，玻璃加工為主，於2006年5月正式新上一套平板玻璃鋼化生產線。其重要性
，不僅在很大程度上，滿足了市場的急需，同時也決定了全廠的生產水平和效益。該設備整體近30M長,連續不斷生產
，除了需要有製造精良機械部分外，自動控製的優劣是其性能和可靠性的關鍵部分。luoyangxilingzidonghuashebeiyouxiangongsichangqicongshihuagongzidonghuakaifayanjiuhexitongjichengdegongsi，chengjiegaixiangmuhou，zaichongfenlejiegaipingbanbolizhizaogongyidekongzhiquanguochenghechangfangdexuyao，jingxinshejilebaokuoyou10.4”液晶人機界麵，S7-200PLC控製係統和多台SRR加熱控製櫃組成的集中式控製係統。經安裝和調試，實施投產
，經過半年多的實際運行，為企業創建了巨大的效益。

二、係統簡要工藝介紹

平板玻璃鋼化工藝一般采用優質玻璃為原料
，以平鋼化生產線為主要生產設備。該生產線約寬2.5M,長25M，依(yi)次(ci)分(fen)布(bu)為(wei)上(shang)片(pian)台(tai)
，加(jia)熱(re)段(duan)
，風(feng)柵(zha)冷(leng)卻(que)段(duan)，下(xia)片(pian)台(tai)，各(ge)工(gong)段(duan)均(jun)有(you)不(bu)同(tong)材(cai)質(zhi)的(de)輥(gun)子(zi)運(yun)送(song)玻(bo)璃(li)。輔(fu)助(zhu)設(she)備(bei)有(you)鼓(gu)風(feng)機(ji)
，風(feng)道(dao)

，控(kong)製(zhi)櫃(gui)等(deng)。其(qi)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)分(fen)成(cheng)上(shang)片(pian)，自(zi)動(dong)往(wang)複(fu)加(jia)熱(re)
，往(wang)複(fu)急(ji)冷(leng)，往(wang)複(fu)吹(chui)風(feng)，取(qu)片(pian)五(wu)個(ge)工(gong)藝(yi)階(jie)段(duan)。開(kai)車(che)前(qian)逐(zhu)步(bu)使(shi)加(jia)熱(re)段(duan)呈(cheng)矩(ju)陣(zhen)分(fen)布(bu)的(de)上(shang)下(xia)電(dian)爐(lu)升溫至650℃，做好生產準備。在一定的時間段，人工將原料片玻璃在上片台排(pai)放(fang)好(hao)位(wei)置(zhi)，至(zhi)前(qian)爐(lu)門(men)前(qian)光(guang)電(dian)開(kai)關(guan)止(zhi)。當(dang)確(que)認(ren)可(ke)以(yi)進(jin)爐(lu)時(shi)

，啟(qi)動(dong)按(an)鈕(niu)，前(qian)爐(lu)門(men)打(da)開(kai)
，放(fang)片(pian)段(duan)和(he)加(jia)熱(re)段(duan)按(an)進(jin)爐(lu)速(su)度(du)同(tong)步(bu)前(qian)進(jin)。爐(lu)前(qian)光(guang)電(dian)開(kai)關(guan)與(yu)編(bian)碼(ma)器(qi)配(pei)合(he)
，開(kai)始(shi)測(ce)量(liang)玻(bo)璃(li)長(chang)度(du)，同(tong)時(shi)加(jia)熱(re)時(shi)間(jian)計(ji)時(shi)開(kai)始(shi)。當(dang)玻(bo)璃(li)到(dao)進(jin)爐(lu)距(ju)離(li)減(jian)速(su)到(dao)位(wei)，管(guan)前(qian)爐(lu)門(men)並(bing)放(fang)片(pian)停(ting)止(zhi)。加(jia)熱(re)主(zhu)傳(chuan)動(dong)按(an)加(jia)熱(re)往(wang)複(fu)速(su)度(du)，爐(lu)內(nei)有(you)效(xiao)距(ju)離(li)
，反(fan)向(xiang)行(xing)進(jin)，如(ru)此(ci)形(xing)成(cheng)往(wang)複(fu)擺(bai)動(dong)。當(dang)加(jia)熱(re)時(shi)間(jian)剩(sheng)20秒miao，啟qi動dong冷leng卻que風feng機ji到dao高gao速su。一yi但dan加jia熱re時shi間jian到dao，打da開kai後hou爐lu門men，加jia熱re主zhu傳chuan動dong和he風feng柵zha主zhu傳chuan動dong按an出chu爐lu速su度du同tong步bu高gao速su出chu爐lu，熾chi熱re的de玻bo璃li快kuai速su進jin入ru風feng柵zha急ji冷leng鋼gang化hua
，同tong加jia熱re爐lu動dong作zuo類lei似si
，並bing按an往wang複fu速su度du擺bai動dong，急ji冷leng時shi間jian到dao後hou，冷leng卻que風feng機ji改gai低di速su繼ji續xu擺bai動dong。直zhi至zhi冷leng卻que時shi間jian到dao，風feng機ji減jian速su停ting
，風feng柵zha轉zhuan動dong和he取qu片pian轉zhuan動dong按an取qu片pian速su度du同tong步bu出chu柵zha，鋼gang化hua玻bo璃li至zhi後hou光guang電dian開kai關guan處chu自zi動dong停ting止zhi。生sheng產chan過guo程cheng，周zhou而er複fu始shi，連lian續xu進jin行xing。遇(yu)到(dao)某(mou)些(xie)工(gong)藝(yi)情(qing)況(kuang)，對(dui)局(ju)部(bu)階(jie)段(duan)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao)頂(ding)部(bu)或(huo)底(di)部(bu)閥(fa)門(men)開(kai)閉(bi)，改(gai)變(bian)或(huo)跳(tiao)過(guo)一(yi)些(xie)階(jie)段(duan)，係(xi)統(tong)同(tong)時(shi)具(ju)有(you)多(duo)種(zhong)報(bao)警(jing)。緊(jin)急(ji)停(ting)時(shi)有(you)安(an)全(quan)位(wei)置(zhi)

，運(yun)行(xing)時(shi)有(you)安(an)全(quan)連(lian)鎖(suo)。

綜上所述
，平鋼化係統是一個既有大量開關量和大量SSR溫度調節回路（數量達30－60個溫度檢測點和調節回路），又you有you多duo個ge編bian碼ma器qi和he變bian頻pin器qi組zu成cheng的de速su度du距ju離li測ce量liang控kong製zhi回hui路lu
，及ji人ren機ji界jie麵mian和he少shao量liang儀yi表biao模mo擬ni量liang組zu成cheng的de涉she及ji麵mian複fu雜za的de控kong製zhi係xi統tong。它ta是shi通tong過guo人ren機ji界jie麵mian和he現xian場chang眾zhong多duo鍵jian控kong
，能neng夠gou靈ling活huo多duo變bian，適shi應ying多duo種zhong不bu同tong鋼gang化hua工gong藝yi需xu要yao的de順shun序xu控kong製zhi。畫hua麵mian要yao能neng清qing楚chu地di顯xian示shi主zhu要yao工gong藝yi流liu程cheng
，方fang便bian靈ling活huo地di控kong製zhi大da量liang參can數shu。各階段距離和時間，速度，以及不同的玻璃規格工藝指標，要求能在不同情況下靈活調節，連續顯示各時間段，溫度值和玻璃動態位置。其主要控製對象有三個要點：其一是各階段時間設置和控製；其二是溫度檢測和調節回路；其qi三san是shi速su度du測ce量liang控kong製zhi和he距ju離li測ce量liang控kong製zhi。由you於yu過guo程cheng中zhong含han有you大da量liang的de工gong藝yi指zhi標biao，運yun動dong速su度du高gao，如ru出chu錯cuo，導dao致zhi大da量liang的de廢fei品pin，甚shen至zhi損sun害hai設she備bei，因yin此ci對dui安an全quan性xing要yao求qiu極ji高gao
，控kong製zhi必bi須xu準zhun確que無wu誤wu，極ji為wei可ke靠kao。設she備bei整zheng體ti外wai觀guan見jian下xia麵mian圖tu1：

                圖1

最終選定硬件配置如下, 共計S7-200 CPU 1個，各類模塊6個。溫度模塊6個，變頻器5個。

CPU226XP CN     6ES7216-2AD23-0XB8      1個

電源模塊       6EP1 3311-SH02           3個

DI/O數字擴展模塊6ES7223-1BL22-0XA8      3個

AI/O模擬擴展模塊6ES7 2350-KD220XA8      1個

AO數字擴展模塊   6ES7 232-0HB220XA8     2個

M440 2.2KW變頻器 6SE644 2DU222BA1       2個

M440 1.5KW變頻 6SE644 2DU215BA1          1個

M440 3.0KW變頻器 6SE644 2DU230BA1        1個

康沃 220KW變頻器 CVF-G2-4T2200           1個

泓格溫度模塊     I-7018                  6個

人機界麵         MT510TV4                1個

三、控製係統構成

硬件配置和係統構成要點如下圖2。

                    圖2

根據係統上述特點
，改造前的PLC的選型工作是一件非常關鍵的事。PLC是核心部件，決定係統的功能
，適用性，安全可靠性和價位。根據現有各製造廠方的經典作法
，上述係統均采用PC+OMRON中型PLC+專用電路板＋OMRON變頻器
，或是PC+S7300係統＋shinaidebianpinqi
，yiyouxiangdangshuliangdegongchengshili。danbengongchengshiweiyijiasiyingqiyepeitao
，jiagejibunenggao，youbunengjiangdikongzhixingnengheanquankekaoxing，zhedangranyouxiangdangdenandu。jingguozaisanzhenzhuohezhoumisikao

，zuizhongxuanzeximenziS7-200PLC作控製係統。

本方案是選用S7-200係列 CPU226XP作主控製，溫度控製有大量的DI/DO,增加3塊I/O數字量模塊。 5台變頻器用電壓信號作調速控製，因而選2塊AI/AO模塊。係統需要測速和控製轉速，以及距離控製
，硬件為編碼器
，利用PLC固有的2組A-B高速計數。由於溫度點實在太多，溫度模塊數量係統無法容納，另采用泓格串口溫度模塊解決,用自由口通訊。電源用SITOP模塊。

人機界麵的選擇，一是流行的做法，由PC機＋組態軟件＋大屏幕顯示器，效果極佳。其缺點是WINDOWS操作係統的故障，造成係統的不可靠
，且成本較貴。另一個方案是使用西門子的人機界麵OP270，可靠性極高
，組網方便，但成本更貴。人機界麵選e-VIEW 10.4”彩色, 經濟實惠，滿足需要。

整個控製係統由4台控製櫃和一個立柱式人機界麵操作箱組成。操作箱裝有人機界麵，旋紐開關，信號燈，及蜂鳴器等,相距30M,通過PPI通訊電纜與PLC相聯。PLC控製櫃裝有PLC,模塊, 小型斷路器,開關電源模塊,繼電器等,是整個係統的控製中樞。另一台是傳動控製櫃，裝有AOP麵板，溫度表
、電壓表
、控製開關、信號燈等，櫃內安裝小型斷路器
、接觸器、熱繼電器
、開關電源、變壓器、電磁閥電源、及4個變頻器。中間2個加熱控製櫃
，裝有大型斷路器開關，大量SSR模塊，快速熔斷器
，異性鋁材散熱器
，散熱風扇等。硬件品質對整體設備可靠性有重大影響，必須堅持選擇有認證的優質產品。選擇有

ISO認證的廠家通過OEM形式整體製造控製箱，控製櫃。隻有從整體製造的各個環節嚴格把關
，才能打造設備整體的可靠性。控製設備整體外觀見上麵圖3：

四、控製係統功能及要點

平鋼化控製第一個特點是具有大量的加熱爐溫度檢測和溫度控製調節回路。平鋼化工藝中溫控係統呈矩陣分布，是一個具有36個熱電偶檢測點和36個SSR（固態繼電器）溫度調節回路的係統。與一般係統相比，的確很龐大。大量的溫度點使我們檢測隻能選擇現場測溫模塊。6個測溫模塊在現場貼近熱電偶分布式安裝，以降低幹擾，節約補償導線。利用CPU226XP 通訊口1與6個測溫模塊組成主從式自由口通訊網絡。根據測溫模塊提供的通訊協議，進行專用的通訊程序編製，實現通訊。PLC通過輪詢，現場各點溫度實時值進入PLC儲存器。輸出的控製對象為SSR,進行固定周期的通斷比控製，所以占用數字輸出點36個。由於CPU226同時隻能開啟8個PID通tong道dao，如ru果guo交jiao替ti使shi用yong，反fan應ying速su度du慢man，程cheng序xu冗rong長chang

，效xiao果guo不bu見jian得de好hao，因yin此ci改gai用yong模mo糊hu控kong製zhi。將jiang給gei定ding溫wen度du和he測ce量liang溫wen度du相xiang比bi較jiao，查zha表biao，得de到dao相xiang應ying的de通tong斷duan比bi控kong製zhi值zhi輸shu出chu。作zuo出chu一yi個ge帶dai參can數shu的de溫wen控kong子zi程cheng，可ke方fang便bian多duo次ci調tiao用yong。整zheng個ge生sheng產chan過guo程cheng中zhong
，溫wen度du基ji本ben保bao持chi恒heng定ding不bu變bian。通tong過guo硬ying件jian和he編bian程cheng的de結jie合he，係xi統tong解jie決jue了le多duo溫wen度du點dian控kong製zhi回hui路lu的技術難點。

平鋼化控製第二個特點shijuyounenggoulinghuoduobian，shiyingduozhongbutongganghuagongyixuyaodeshunxukongzhi。shengchanguochengdeshangpian
，zidongwangfujiare，wangfujileng，wangfuchuifeng，qupianwugegongyijieduan
，juedingbenxitongshianyidingshijianshunxuweijichuhewaibugeidingweitiaojiandeshunkongchengxu。PLC的編程根據平鋼化工藝控製的特點， 5個主要工序形成步序核心控製。S7200順控（SCR）zhilingweibianzhishunkongtigonglixiangfangshi，jianhuachengxu，tiaoliqingxi
，shixianjiegouhua，mokuaihua
，anquankekao，tongshizengjiachengxukeduxing。zaibutongdebuxuduanzhong，gejieduanshijianshezhihezhuansu
，julikongzhishitongguorenjijiemianhexianchangzhongduojiankong，nenggoufangbianlinghuodijinxingduozhongshezhizuhe
，laiquedingyaowanchengdegongyi。zaibutongdebuxushijianduan，genjubutongqingkuang，kongzhichuandongdianjideqidong、加速
、運動、減速、距離到時反向、正向，控製風機的啟動、加速
、高速運轉
、減速、tingzhi
，tiaoyongduogezichengjizhongduanchengxu
，wanyigejieyigededanxianggongneng。buxuxiangshiyigechuansonglian，dangyipibolijinruwangfujilenghougongxuhou，chengxukongzhiyouyipibolikaishijinlujiarebuxu
，xingchengyigelianxubuduandeshengchanxian。shunkongchengxudebianchengbingfeinandian，zhongyaodeshibuxubixuanquankekao，youshidanyizhuanyitiaojianshibugoude，xuyaocaiquyidingdecuoshiheduozhongpanduan，zengqiangbaohu。yixieguanjianbufen，zengjialebiyaodeliansuo。

由多個編碼器
、光電開關和變頻器組成的給定同步速度控製和長度、距離測量控製係統
，是平鋼化控製的第三個特點。測量一批被加工玻璃的總長度，是在加熱段和風柵段往複運動控製的基礎。用爐前光電開關，編碼器與PLC高(gao)速(su)計(ji)數(shu)口(kou)，及(ji)軟(ruan)件(jian)配(pei)合(he)可(ke)測(ce)量(liang)玻(bo)璃(li)長(chang)度(du)。首(shou)塊(kuai)玻(bo)璃(li)前(qian)沿(yan)通(tong)過(guo)光(guang)電(dian)開(kai)關(guan)時(shi)起(qi)，編(bian)碼(ma)器(qi)從(cong)零(ling)計(ji)數(shu)，到(dao)進(jin)爐(lu)距(ju)離(li)到(dao)位(wei)前(qian)，最(zui)後(hou)一(yi)塊(kuai)玻(bo)璃(li)後(hou)沿(yan)通(tong)過(guo)光(guang)電(dian)開(kai)關(guan)時(shi)結(jie)束(shu)

，記(ji)錄(lu)編(bian)碼(ma)器(qi)脈(mai)衝(chong)數(shu)，乘(cheng)係(xi)數(shu)（mm/脈衝），可得到玻璃總長。如同計算玻璃長度
，爐內所有距離在PLC中是以脈衝數為單位來計算。高速計數判斷進爐距離（脈衝數）daoweihou

，tongguozhongduan，kongzhigaibianbianpinqiyundongfangxianghesudu，bolifanfangxiangyundong，gaosujishubianxiangzuojianjishu。luneikeshedingdeyouxiaojuliyubolizongchangzhicha，jibolidefanxiangyundongjuli。dangjishuqijiancedaozheyijuli（脈衝數），產(chan)生(sheng)中(zhong)斷(duan)，再(zai)次(ci)改(gai)變(bian)變(bian)頻(pin)器(qi)運(yun)動(dong)方(fang)向(xiang)和(he)速(su)度(du)
，玻(bo)璃(li)重(zhong)新(xin)改(gai)正(zheng)方(fang)向(xiang)運(yun)動(dong)，多(duo)次(ci)的(de)翻(fan)來(lai)覆(fu)去(qu)形(xing)成(cheng)玻(bo)璃(li)在(zai)爐(lu)內(nei)的(de)多(duo)次(ci)反(fan)複(fu)擺(bai)動(dong)。為(wei)保(bao)持(chi)運(yun)動(dong)的(de)平(ping)穩(wen)和(he)到(dao)位(wei)準(zhun)確(que)，在(zai)正(zheng)反(fan)向(xiang)到(dao)位(wei)前(qian)的(de)一(yi)段(duan)距(ju)離(li)，有(you)一(yi)段(duan)勻(yun)減(jian)速(su)運(yun)動(dong)。當(dang)加(jia)熱(re)時(shi)間(jian)到(dao)達(da)時(shi)
，風(feng)機(ji)高(gao)速(su)運(yun)行(xing)
，程(cheng)序(xu)停(ting)止(zhi)擺(bai)動(dong)控(kong)製(zhi)，控(kong)製(zhi)主(zhu)傳(chuan)動(dong)和(he)風(feng)柵(zha)傳(chuan)動(dong)同(tong)步(bu)向(xiang)風(feng)柵(zha)段(duan)方(fang)向(xiang)運(yun)動(dong)。在(zai)進(jin)入(ru)風(feng)柵(zha)段(duan)同(tong)時(shi)，往複急冷步序開始計時
，風柵編碼器開始清零計數，玻璃在風柵平台上，以在加熱爐內同樣的方式，反複擺動
，急冷使玻璃迅速鋼化。當(dang)急(ji)冷(leng)時(shi)間(jian)到(dao)，玻(bo)璃(li)繼(ji)續(xu)擺(bai)動(dong)，風(feng)機(ji)減(jian)半(ban)速(su)。冷(leng)卻(que)結(jie)束(shu)時(shi)間(jian)一(yi)到(dao)，關(guan)風(feng)機(ji)，風(feng)柵(zha)傳(chuan)動(dong)和(he)下(xia)片(pian)傳(chuan)動(dong)同(tong)步(bu)向(xiang)前(qian)運(yun)動(dong)
，玻(bo)璃(li)直(zhi)至(zhi)到(dao)光(guang)電(dian)開(kai)關(guan)處(chu)停(ting)止(zhi)運(yun)動(dong)，完(wan)成(cheng)一(yi)批(pi)玻(bo)璃(li)鋼(gang)化(hua)。風(feng)柵(zha)段(duan)見(jian)圖(tu)4：

                              圖4

xitongxuyaoyouyigezhiguanfangbianlinghuoderenjijiemianjinxingrenjiduihua。pingganghuagongyibusuantebiefuza
，danrengxuyaoyouyigenengqingchudibiaodazhuyaogongyiliucheng，bolideyundongdongtaiweizhi，fangbianlinghuozhiguandishezhidaliangcanshudehuamian。各階段距離和時間，速度，以及不同的玻璃規格工藝指標，要求能在不同情況下靈活設置和調整，數值是便於理解的常用物理單位
，如速度米/秒，距離mm,時間s
，風壓KPa等。而PLC內部運動控製的基礎是脈衝數，這需要人機界為我們建立溝通的橋梁。同時需要連續顯示大量溫度值和各段時間動態變化。36個(ge)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)
，即(ji)可(ke)集(ji)中(zhong)給(gei)定(ding)
，又(you)能(neng)分(fen)別(bie)給(gei)定(ding)
，還(hai)可(ke)單(dan)獨(du)開(kai)停(ting)測(ce)試(shi)。各(ge)個(ge)傳(chuan)動(dong)電(dian)機(ji)，除(chu)滿(man)足(zu)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)要(yao)求(qiu)外(wai)
，在(zai)畫(hua)麵(mian)裏(li)也(ye)均(jun)可(ke)手(shou)動(dong)開(kai)停(ting)試(shi)驗(yan)。為(wei)此(ci)我(wo)們(men)選(xuan)用(yong)10”彩色觸摸屏通過中央畫麵
，溫度畫麵，控製畫麵
，設置畫麵等來完成上述任務。通過PPI通訊方式，完成與PLC連接對話。 應用中的監視畫麵見圖5：

五、係統評價及總結

自2006年5月份投入使用，至2005年9月yue
，係xi統tong曆li時shi長chang期qi連lian續xu不bu間jian斷duan的de運yun轉zhuan，顯xian示shi了le該gai裝zhuang置zhi運yun行xing可ke靠kao，安an全quan穩wen定ding

，功gong能neng強qiang大da，適shi應ying性xing強qiang，價jia格ge經jing濟ji等deng優you點dian。項xiang目mu調tiao試shi完wan成cheng後hou
，盡jin管guan連lian續xu生sheng產chan
，至zhi今jin為wei止zhi
，尚shang未wei提ti出chu過guo要yao進jin行xing任ren何he維wei修xiu和he處chu理li,說明質量非常可靠。廠方認為，該項目首先為企業創建了巨大的效益。同時tigaolebenchangdezidonghuashuiping，jizhongkongzhi，xianzhutigaocaozuoshuipinghegongyishuiping。kekaoxingdadazengjia，xitonganquanwending。danhaodafudujiangdi，zaitongxingchuangchugaoshuiping。

                 圖5：

六
、應用體會

通過這一項目全過程的設計
、編程
、調試及反複實踐
，對S7-200 PLC應用特點有了更為深刻的認識：

1．S7-200 PLC價格經濟實用，體積輕巧，功能強大，擴展模塊齊全。特別是CPU22X XP CN係列出世，同等規模係統，性價比更高。因此更適合大量采用到較複雜的項目當中。

2．tongxunnenglichaoqiang，xingshijiandan，bingyouduozhongkuozhanfangshi，ziyoukounengliqiang
，keyuduojiachuankouchanpintongxunzuwang，zuyiwanchengxiangmudeteshuxuyao。benxiangmujiyizhongjutiyingyong。

3．煙台平鋼化控製係統的成功實現，為平鋼化控製實現低成本自動化，開辟了一條低投入，高效益
、易普及的新路。

4．由於項目時間的限製，硬件和技術準備的不足
，本項目中原打算變頻器用USS通訊形式控製轉速的方式，未能實現
，實在遺憾。唯有今後更加努力。