锻造线自动化控制系统①

摘 要：随着自动化程度的提高，计算机管理系统和安全系统与自动化系统的结合已成为趋势，该文针对计算机管理系统的特点，通过对实际案例分析，阐述锻造线总控系统的具体应用。

关键词：PLC PROFIBUS-DP 安全系统 计算机

中图分类号：TG315 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0037-01

计算机系统与自动化系统的结合，可实现对生产线的数据采集、跟踪、管理、存储、打印，通过现场总线互联与控制室内人机界面组成一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动控制系统。

1 系统概述

生产线自动化现场总线控制系统主要由工业控制计算机、主控PLC、安全PLC组成。总线控制系统采用两层总线结构，上层采用以太网，下层采用PROFIBUS-DP总线。工业控制计算机、主控PLC通过工业以太网总线连接到交换机上，保证实现数据高速实时通讯。现场设备层采用PROFIBUS-DP为通讯总线，进行实时数据传输。安全PLC通过PROFIBUS-DP总线与主控PLC进行通讯。

PROFIBUS-DP总线与各分设备通过DP耦合器进行通讯，为避免单根总线电缆故障导致整个控制系统瘫痪，DP耦合器统一放到总控室控制柜中。

安全总线采用PILZ公司的安全PLC，现场安全门开关、各分设备的急停开关通过硬线接到总控室安全PLC的IO模块上，传输急停、安全门等安全信号，保证人身、设备安全。

2 控制方式

生产线运行控制功能主要是协调、控制、保障整条锻造生产线安全、可靠、高效的运行，根据工艺要求把生产线分成四个区域。

中频炉、去氧化皮及传送装置区域；

辊锻机、辊锻机械手区域；

16000T压力机、主机工位转移、主机出料机器人、喷雾机械手区域；

切边机、扭拐机、精整压力机、扭拐用机器人、精整用机器人、切边出料及传送车区域。

采用分区域启动、分区域控制的方式来完成整个生产线的控制。总线通过检测各个单机设备的运行状态，在某一区域或某一设备故障时，指挥其它设备动作，根据不同的状态对各单机设备发出不同的指令（等待，再恢复，或是全线停车）。

控制方式可分为自动控制、区域联动和手动控制。进行自动控制时，由主控PLC按预先编辑的程序对生产线进行控制。生产线正常启动时，系统默认进行自动控制方式运行。区域联动方式用于实现区域内部的设备联动控制，以实现区域的单独控制或区域内设备联调。

3 上位机监控系统

监控系统主要由以太网交换机、工业控制计算机、主控PLC和安全PLC组成，工业控制计算机负责生产的管理和生产线的控制，是监控系统的核心，主要实现以下几个功能。

（1）生产线的监视功能

生产线的监视功能通过监控组态软件实现对现场设备的运行状态的显示，以及控制系统中相关参数的显示，以图形化的形式显示生产线的状态，帮助操作人员及时了解生产的信息。监视功能又分为系统总体监视功能、分类设备监视功能和趋势显示功能。

（2）生产线的数据采集和记录功能

工业控制计算机将现场生产相关数据进行采集，并将数据存储到数据库，供操作人员进行数据分析时使用。

（3）生产线的控制功能

生产线控制功能实现设备控制功能、前桥或曲轴模式选择功能和设备管理与维护功能。

（4）生产线的报警处理功能

监控系统提供丰富的报警功能，用于显示、处理生产线的报警信息，具体内容包括：报警显示功能、报警处理功能、报警等级功能和报警归档功能。

报警显示功能：监控系统提供报警页面、硬件报警、报警汇总等页面，实现了报警信息的实时文字显示。

报警处理功能：当产生报警后，操作员需要对报警信息进行处理，操作包括：确认、屏蔽、使能。打开页面，右击某条报警信息，弹出报警处理菜单，操作员通过点击相关菜单项完成处理操作。报警处理操作包括确认、屏蔽和使能三种方式。

报警等级功能：报警等级分为2级，分别是紧急报警、警告信息。每条报警信息都有一个报警等级，在报警信息列表中等级高的报警被优先响应。另外，不同等级的报警使用不同颜色的文字区分。

报警归档功能：生产线所有报警信息都会被归档到本地硬盘文件中。另外，针对不同的报警信息产生相应的动作，如确认、使能等处理操作都会被归档。操作员可以通过“报警汇总”页面查看近期的报警历史记录；另外还可以通过监控系统的报表功能来对报警历史记录进行查看、生成报表和打印。

（5）显示和打印功能

监控系统提供丰富的统计报表功能，“报表系统”可以按日、周、月或时间范围生成数据报表、操作记录报表、报警信息报表等。操作员可以进行报表的查看和打印操作。

（6）权限功能

监控系统提供2种操作权限来保证系统安全，分别为运营操作级和系统管理级。系统管理级是指在对监控系统进行软件维护、故障维修等管理时的权限分级，该级别的用户及权限设置通过组态软件来实现。

运营操作级是指监控系统在运营状态下的用户操作权限分级，可根据用户需求设置不同的操作级别，当系统运行时，用户需输入合法的用户信息，才能被允许进入监控系统，并能提供相应的权限操作。

4 结语

控制系统在体系结构、网络构成、软硬件配置和功能实现上采用综合自动化监控技术进行方案细化设计和系统配置，充分考虑系统的扩充性、扩展性、统一性、资源共享性和技术先进性，满足万吨锻造生产线的生产需求和未来扩充的需要；在保证系统技术先进性的基础上对可靠性、稳定性、安全性、可维护性和人机交互友好性的实现，满足了锻造生产线在温度、湿度、灰尘、防水、抗震、抗干扰和电磁兼容性的要求。

参考文献

[1] s7-300/400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3] 工业数据通信与控制网络[M].北京：清华大学出版社，2003.