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RSView32在連鑄機(jī)故障在線診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用
羅克韋爾自動(dòng)化(中國(guó))有限公司
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  彌春霞、王博(山東萊鋼自動(dòng)化部,271104)

  摘要:該系統(tǒng)通過(guò)PLC采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù),作為故障判斷和定位的基礎(chǔ),上位機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,判斷現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備工作狀態(tài),狀態(tài)的正誤以不同的形式在項(xiàng)目畫(huà)面上顯示出來(lái)。

  關(guān)鍵詞:PLC MMI 以太網(wǎng)通訊

  一、概述

  該系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控機(jī)和可編程控制器PLC通訊和數(shù)據(jù)交換,上位機(jī)從PLC采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù),作為故障判斷和定位的基礎(chǔ),在上位機(jī)上以RSVIEW工業(yè)監(jiān)控軟件作平臺(tái),制作適宜于項(xiàng)目的畫(huà)面,上位機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,判斷現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備工作狀態(tài),狀態(tài)的正誤以不同的形式在項(xiàng)目畫(huà)面上顯示出來(lái)。

  二、系統(tǒng)配置

  系統(tǒng)是基于WINDOWS NT SEVER 4.0操作系統(tǒng)和RSVIEW32工業(yè)監(jiān)控軟件為平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。系統(tǒng)硬件采用IPC 610 研華工控機(jī),主頻800HZ,40G硬盤(pán)。系統(tǒng)不另配主機(jī),與原監(jiān)控畫(huà)面并行運(yùn)行,系統(tǒng)同時(shí)在4臺(tái)監(jiān)控機(jī)上運(yùn)行,與原MMI由身份識(shí)別程序進(jìn)行窗口切換。采用工業(yè)以太網(wǎng),將現(xiàn)場(chǎng)5套AB 5/40E 工業(yè)控制器PLC和四臺(tái)上位監(jiān)控機(jī)進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。在該系統(tǒng)中,以四套AB PLC-5/40E作為主控制器,分別用于連鑄機(jī)的公用系統(tǒng)及三套鑄流系統(tǒng)的自動(dòng)控制。共25臺(tái)變頻器則各自作為遠(yuǎn)程站與PLC進(jìn)行通訊:其啟動(dòng)、停止、調(diào)速等指令均由PLC以數(shù)據(jù)通訊形式下達(dá)給變頻器,同時(shí)變頻器的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)以同樣形式反饋給PLC。用于公用控制的PLC系統(tǒng)中,主機(jī)架通過(guò)CPU外掛5個(gè)擴(kuò)展機(jī)架,2塊遠(yuǎn)程輸入/輸出模板(RIO)及4臺(tái)變頻器。用于鑄流控制的三套PLC系統(tǒng)的配置完全相同,均是:主機(jī)架通過(guò)CPU外掛2個(gè)擴(kuò)展機(jī)架,3塊RIO及7臺(tái)變頻器。

  硬件和網(wǎng)絡(luò)配置圖(圖1)

  三、軟件開(kāi)發(fā)

  軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),由通訊與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與故障判斷模塊、身份識(shí)別模塊、操作跟蹤模塊、故障模擬模塊。見(jiàn)軟件結(jié)構(gòu)圖(圖2)。

  圖2

  3.1通訊與數(shù)據(jù)采集模塊

  通訊與數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集,以及在線故障診斷系統(tǒng)與PLC之間的數(shù)據(jù)交換。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)首先由PLC采集,然后,診斷系統(tǒng)再通過(guò)以太網(wǎng)通訊采集PLC中的數(shù)據(jù)。診斷系統(tǒng)產(chǎn)生的控制指令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊下達(dá)到PLC,由PLC控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的響應(yīng)。

  3.2數(shù)據(jù)處理與故障判斷模塊

  數(shù)據(jù)處理與故障判斷模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的處理,并根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果判斷設(shè)備的工作狀態(tài),確定故障是否發(fā)生,并支持故障查詢定位,給出故障處理向?qū)。以拉矯機(jī)的故障判斷為例進(jìn)行描述。

  拉矯機(jī)的狀態(tài)有三種:正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止,故障狀態(tài)定義為當(dāng)前狀態(tài)不符合按照生產(chǎn)工藝要求的狀態(tài)。拉矯機(jī)的故障判斷按下圖邏輯進(jìn)行判斷:(圖3)

  圖3

  圖3的構(gòu)圖布局與實(shí)際系統(tǒng)工作界面的構(gòu)圖布局相同,在實(shí)際系統(tǒng)工作界面中條件方框全部為按鈕組件,當(dāng)條件滿足時(shí)相應(yīng)按鈕為綠色,不滿足為紅色。如果右端的三組條件有一組具備,則判定按工藝?yán)C機(jī)應(yīng)當(dāng)正轉(zhuǎn),此時(shí),拉矯機(jī)如狀態(tài)正確,正轉(zhuǎn)按鈕應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)綠色,如果為紅色,則拉矯機(jī)故障,系統(tǒng)給操作界面警示信號(hào)。如果兩臺(tái)拉矯機(jī)同時(shí)故障,系統(tǒng)要求操作工給出應(yīng)答確認(rèn),進(jìn)入故障處理程序。檢修人員可以觀察當(dāng)前畫(huà)面,如是電機(jī)過(guò)熱導(dǎo)致故障,電機(jī)過(guò)熱按鈕將呈現(xiàn)紅色,點(diǎn)擊該按鈕,彈出故障處理向?qū)。?huà)面如(圖4)

  圖4

  通過(guò)以上簡(jiǎn)單例子的描述,可以看出該模塊能夠完成故障點(diǎn)的精確定位,并給出故障處理向?qū)。這種故障顯示方式具有直觀、便捷的優(yōu)點(diǎn),如果到復(fù)雜的PLC程序中去找故障點(diǎn),就不具有這種優(yōu)點(diǎn)。即使對(duì)工藝和PLC程序了解不深的人,也可以輕松的查找故障,解決故障。

  3.3身份識(shí)別模塊

  身份識(shí)別模塊能夠識(shí)別操作者身份,防止非授權(quán)操作。該模塊將設(shè)備操作管理功能分為三個(gè)級(jí)別,即操作級(jí)、管理級(jí)、維護(hù)級(jí),不同級(jí)別人員有不同的工作界面,除操作級(jí)外,其他人員均無(wú)法操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,各級(jí)別均有口令保護(hù)。模塊對(duì)操作級(jí)更添加了鎖定保護(hù),操作員即使不關(guān)閉操作畫(huà)面,只需點(diǎn)擊鎖定按鈕,系統(tǒng)就不在響應(yīng)任何操作命令,當(dāng)再次點(diǎn)擊解鎖按鈕時(shí),系統(tǒng)要求重新輸入口令,否則,不能解鎖。

  當(dāng)按下任一按鈕時(shí),彈出口令識(shí)別對(duì)話框,要求輸入口令,口令正確,進(jìn)入下一級(jí)畫(huà)面,否則,退回選擇畫(huà)面。

  操作級(jí)工作站是操作工操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的畫(huà)面;管理級(jí)工作站即工程師工作站,是工程師調(diào)試、修改程序所使用的界面;維護(hù)級(jí)工作站是現(xiàn)場(chǎng)維修人員所使用的界面。

  該模塊的界面如圖5.

  圖5

  3.4操作跟蹤模塊

  操作跟蹤模塊的功能是記錄所有操作命令,形成日志文件,以備查閱。當(dāng)通過(guò)身份識(shí)別進(jìn)入操作界面后,所作的任何一個(gè)操作命令,都將記入日志文件。操作級(jí)無(wú)權(quán)查閱或修改日志文件,只有管理級(jí)才有這一權(quán)限。該模塊妥善保留了原始操作記錄,為進(jìn)行責(zé)任界定,提供了客觀依據(jù)。

  3.5故障模擬模塊

  故障模擬模塊提供了故障演示、模擬功能。在維護(hù)級(jí)界面中,專門(mén)設(shè)置了一個(gè)模擬按鈕,當(dāng)按下這一按鈕時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)模擬畫(huà)面,模擬畫(huà)面的結(jié)構(gòu)和外觀與工作畫(huà)面完全相同,區(qū)別是,模擬畫(huà)面不與任何外部點(diǎn)相連,全部使用數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)部點(diǎn)?梢孕薷臄(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)故障設(shè)定,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定,演示相應(yīng)故障。該功能主要用于復(fù)現(xiàn)故障和技術(shù)培訓(xùn)。

  四、主要控制功能

  4.1 數(shù)據(jù)處理與故障判斷技術(shù)

  從PLC采集數(shù)據(jù)以后,必須決定哪些信號(hào)狀態(tài)的組合以及如何組合可以判斷為故障;為了建立某一設(shè)備的故障判斷模型,哪些信號(hào)是必須的,哪些信號(hào)可以作為輔助條件。在此項(xiàng)目工作中,我們利用先進(jìn)的專家系統(tǒng)技術(shù)手段建立了信息庫(kù),制定了判斷規(guī)則,故障判斷模型。

  4.2 身份識(shí)別及操作跟蹤技術(shù)

  這臺(tái)連鑄機(jī)自動(dòng)化程度較高,所有操作都可以在主控室上位機(jī)的MMI上完成,而任何非法操作都將可能導(dǎo)致嚴(yán)重的人身、設(shè)備事故,影響安全生產(chǎn)。我們把設(shè)備的操作權(quán)限進(jìn)行了分級(jí)管理,分為操作級(jí)、維護(hù)級(jí)、管理級(jí),每一級(jí)別的人員享有進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別操作的權(quán)限,進(jìn)入操作界面必須輸入正確的口令,對(duì)其他級(jí)別的操作界面無(wú)權(quán)操作也無(wú)權(quán)進(jìn)入。操作人員可以暫時(shí)將界面鎖定,系統(tǒng)將拒絕響應(yīng)未授權(quán)的操作,但不影響其他級(jí)別的正常操作。系統(tǒng)對(duì)每一項(xiàng)操作都將形成日志文件,記錄操作的內(nèi)容、時(shí)間、級(jí)別。

  4.3 故障分級(jí)管理和人工干預(yù)接口技術(shù)

  系統(tǒng)對(duì)各種故障進(jìn)行分級(jí)管理,根據(jù)故障對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備的影響程度,把故障分為兩類,即一般性故障和嚴(yán)重性故障,不同的故障處理方式不同。故障信息同時(shí)反饋到操作級(jí)界面,一般性故障只給予提示,如何處理由操作人員確定;嚴(yán)重性故障給操作員三種選擇,即停機(jī)、解除聯(lián)機(jī)自動(dòng)、忽略。操作員必須給出應(yīng)答,否則,在經(jīng)過(guò)延時(shí)后,系統(tǒng)將自動(dòng)向PLC發(fā)出拉尾坯工作方式命令,連鑄機(jī)進(jìn)入澆注結(jié)束處理程序。

  4.4 故障模擬技術(shù)

  該技術(shù)允許系統(tǒng)離線模擬故障,重現(xiàn)故障過(guò)程,可以用于故障研究,也可用于技術(shù)培訓(xùn)。

  五、結(jié)束語(yǔ)

  矩形坯連鑄機(jī)在線故障診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理及故障定位技術(shù),系統(tǒng)模塊化編程方法以及合理的功能劃分體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的思想,身份鑒別功能和操作跟蹤功能具有一定的創(chuàng)新性。該系統(tǒng)兼有故障診斷功能和技術(shù)培訓(xùn)功能,既創(chuàng)造直接的經(jīng)濟(jì)效益,又具有良好的社會(huì)意義,有推廣的價(jià)值。

  參考文獻(xiàn):

  [1] 廈門(mén)艾倫-布拉德利有限公司. PLC-5 編程軟件, 軟件組態(tài)與維護(hù)
  [2] 廈門(mén)艾倫-布拉德利有限公司. PLC-5 編程軟件, 指令集

  作者簡(jiǎn)介:

  彌春霞,工程師,現(xiàn)從事冶金自動(dòng)化控制工作。
  王博,工程師,現(xiàn)從事冶金自動(dòng)化控制工作。


 

狀 態(tài): 離線

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