一、引言 濟鋼中板廠精整北線于2006 年建成投產，設計過程中考慮場地布局等因素，采用噴號機橫跨輥道，標識在鋼板靜止時噴號機的移動對鋼板進行標識，并且考慮生產節奏等因素，鋼板標識過程必須簡單快速，因此對鋼板自動標識系統的要求較高。 二、系統組成 自動噴號機系統基礎自動化級包括一個S7-300PLC主控制系統、一臺觸摸屏監控站、一臺上位機、3個ET200站和1臺變頻器等。出于可靠性的考慮，將控制系統的功能分離，即：下位機執行保護、控制和數據的采集，脫離上位機也能獨立與系統進行控制，上位機執行顯示、操作、報警、存儲等。系統示意圖如下： 2.1 S7-300PLC主控制系統 PLC系統主要進行邏輯控制、數據采集、控制各執行機構等，負責整個網絡的數據交換與共享，將采集的開關量和模擬量信號進行邏輯控制和控制連鎖以及用于顯示和報警等。 2.2監控站 TP270是一個集成的人機界面系統和監控管理系統，它包括圖形設計器、報警記錄、標記記錄、報告設計器、全局腳本、控制中心、用戶管理等功能。用于實時監控系統運行情況，顯示主要運行參數，并提供系統報警和故障顯示。 2.3 ET200站 ET200是高密度配置的模塊化I/O站，保護等級為IP20。主要用于S7-300可編程控制器的信號，功能和通訊模塊擴展。系統中共使用了3個ET200M分站，完成整個系統的數字量數據采集、模擬量數據采集、控制信號采集、電磁閥等執行系統運行狀態顯示。 2.4 檢測系統和執行機構 控制系統的檢測系統包括旋轉編碼器、溫度傳感器、液位傳感器、控制限位等。控制系統的執行機構是分布在現場的各種電磁閥、懸臂電機等。通過控制各電磁閥的得電失電狀態控制噴號機機械機構的運行，噴頭的噴漆狀態，打字頭的工作狀態等。 2.5上位機系統和噴漆、打字控制器 上位機系統主要完成噴漆打字選擇和噴漆打字的標識內容等，噴漆和打字控制器主要完成將上位機輸入的噴漆和打字內容轉化為控制電機和電磁閥得失電的信號，從而完成鋼板標識。 [b]三、系統應用 3.1系統硬件構成[/b] 噴號機控制系統采用西門子STEP7編程軟件進行系統硬件組態和程序編制。硬件主站為CPU317-2DP，系統網絡硬件組態如下： 以CPU317-2DP為主站，包含上位機，TP270觸摸屏以及MAGNEMAG I/O控制模塊等。主站網絡構成為： 硬件說明： UR主站及30#和40#分站分布在主控制室，主要完成所有的控制邏輯及與上位機，TP270的通訊處理，與兩臺PC-104計算機的數據交換等。 60#分站為現場的檢修操作箱，主要完成現場所有信號的采集及控制現場所有電磁閥的執行機構。 80#分站為懸臂電機控制變頻器，主要通過控制電機完成噴漆頭和打字頭的移動和準確定位，從而完成鋼板的標識。 [b]3.2系統軟件編程 3.2.1[/b] 通過STEP7軟件組態硬件后，根據系統工藝要求將程序分為各個功能塊，各個功能塊通過內部的程序設計完成各自功能，各個獨立功能系統組合從而完成整個噴號機系統的工作。 3.2.2標識打字內容編輯軟件 標識內容編輯軟件主要是通過改變噴號機的PC-104計算機的執行文件，從而改變標識內容，達到設計要求，并且可以根據生產工藝要求隨意改變噴漆及打字內容。 [b]3.3系統運行說明 3.3.1系統監控[/b] 系統中監控站開發的人機界面HMI顯示的內容有圖形、數據等，還有軟開關供操作工操作，并將設備按照處理工藝的功能步驟分在多張畫面內，分為系統總圖、標識數據、系統設定、狀態顯示、報警顯示圖等。監控站接收PLC的實時數據，還用于顯示相應的運行過程數據及工作狀態，供操作工監控。特別是對各個系統的連鎖設置了全面報警值，將各種機構動作、報警信息在報警記錄中顯示出來，出現報警的時候在報警欄顯示報警記錄，并通過畫面顏色閃爍提示操作者有故障發生，對各種數據進行處理形成各種報表，并存儲歷史數據。 在投用后根據生產工藝的要求，不斷完善系統的顯示，特別是在設置了報警信息的提示系統，當系統出現不正常工作時，相應提示故障內容及可能造成故障的原因，極大地方便了操作人員的操作，根據報警提示盡快地解決問題，保證生產的穩定順利進行。 3.3.2 PLC系統 PLC和ET200站是系統的主要構成部分，在系統中共有3個分站和懸臂電機驅動變頻器，主要是將ET200站安裝在距離中心控制室較遠而控制點又比較集中的控制現場，利用西門子的Profibus-DP通訊協議形成遠程I/O。各ET200及PLC之間只通過一根DP網線連接，這樣既可以保證各I/O及模擬量信號準確采集，又節省大量控制電纜和信號電纜，并且西門子DP網絡抗干擾能力強，從而保證了系統的穩定運行。現場ET200負責采集就近I/O及模擬量信號，而且完成系統的就地控制和狀態顯示，對噴號機操作也實現兩地控制（現場控制和操作臺控制）。通過ET200應用真正實現了噴號機控制系統的遠程通訊，從而達到檢測元件、執行元件分散但是控制統一的目的。系統投用后，在技術人員解決了系統不穩定運行的一系列原因及設備隱患后，通過對噴頭和打字頭的系統改進和維護，以及懸臂電機編碼器和噴頭噴漆編碼器的運行環境的改善，解決了長期困擾的噴漆不全和字符扭曲現象。特別是通過設定的兩個光電檢測開關，用于控制噴號機下面的輥道，使鋼板準確停于指定位置，并實現了與噴號機的系統連鎖，在噴號機工作過程中輥道禁止運行，噴號機工作完成后系統自動解除鎖定， 通過一系列的系統改造，使鋼板的標識整潔，美觀。并且保證了設備長期穩定運行。 3.3.3 檢測系統及執行機構 自動噴號機系統主要是通過分布于現場的各種限位開關，接近開關，編碼器，流量控制器，溫度控制器等一系列的檢測元件采集各種數據進入相應得ET200分站。通過各種采集信號的控制相應得噴漆頭的上下移動，左右移動；打字的上下移動，打字頭冷卻空氣的調節；噴頭和打字頭的電磁閥的ON和OFF；油漆及稀料的控制等。 噴號機系統的主要執行機構為懸臂電機和各種電磁閥，懸臂電機主要完成對標識系統的移動以及噴漆，打字和清洗位置的準確定位等。 電磁閥主要完成對壓縮空氣的控制，油漆和稀料的混合控制，以及冷卻空氣的控制等。 [b]3.3.4 系統功能設計 上位機操作如下：[/b] 噴號機標識系統主要通過操作人員將需要標識內容輸入上位機系統，然后按下啟動按鈕噴號機開始工作，噴號機首先由起始位置移動到打字位置，打字結束后移動到噴漆位置，噴漆結束后移動到工作結束位置，最后回到初始位置，噴頭清洗，一個工作周期結束。考慮到生產節奏要求系統設計時可以在上位機修改工作部驟：在生產較快時可以選擇自動運行，這時噴號機工作結束后停留在工作結束位置，噴頭清洗，然后進行下一次的標識工作，這樣一次標識過程節省兩次噴頭由初始位置移動到工作結束位置的時間;在工藝要求下只進行噴漆時，噴號機直接移動到噴漆位置進行鋼板標識。 四、結束語 濟鋼中板廠精整北線控制系統自投用以來，運行非常可靠，沒有出現過大的系統故障，各種檢測信號準確，上位機實時反映系統的運行情況，各種連鎖信號靈敏，并且具有操作靈活、容易維護、穩定性好等特點。