0前言

注橡機，是注塑機中的一類，主要用于橡膠行業的注塑成型設備，有使用周期長，控制要求高等的特點[1]。在生產過程中，機器中料筒溫度的控制精度是衡量其生產品質的重要依據。為使企業中長時間運行的注橡機能夠安全穩定高效地生產，其關鍵技術就是通過監測控制系統對下位機中PLC及溫度信號采集、執行機構進行控制，將信號經通訊管理機送至上位機控制核心進行統一處理，并將處理結果反饋至下位機執行。

1系統硬件結構

該聯網監控系統的硬件結構圖如下圖1：

圖1系統硬件結構圖

主控層包括：監控主機，打印設備。監控主機采用高性能計算機，在WindowsXPSP3系統下完成組態軟件的運行與調試；打印設備根據監控主機中報表的設定，定時自動打印報表。

通訊管理層包括：工控機、CP5611通訊卡和UT-712通訊卡。工控機采用研華NUPRO-A301工控機，安裝Simatic.net和Kepserver作為OPC服務器；CP5611通訊卡，用于西門子Profibus總線通訊；UT-712通訊卡，用于MODBUS總線通訊[2]。

現場控制層由西門子西門子300系列PLC、永宏FBE-28MU系列PLC、智能儀表及執行機構組成。

2系統軟件開發與實現

該系統監控軟件部分由：組態王軟件開發完成，可實時通過通訊管理機獲取并修改如溫度、壓力、流量、單次生產時間等數據；繪制實時數據曲線，；將重要數據如溫度、壓力等存入Access數據庫中以備查詢；對現場PLC發出控制命令[3]。

2.1軟件開發流程設計

在建立監控系統軟件工程之后，裝載驅動連接通訊管理機端的OPC服務器，再設置通訊參數，并校驗通訊狀態，然后根據用戶需求設置用戶操作以及參數顯示界面，設置需監控變量及其屬性，通過系統功能的設定，將變量與操作動作連接，校驗動作是否正確，如正確，則將工程備份[4]。

完整開發流程如下圖2：

圖2 軟件設計流程圖

2.2通訊管理層服務器軟件配置

通訊管理層作為通訊管理、中轉設備，安裝了西門子Simatic.net軟件和Kepserver軟件。西門子Simatic.net軟件將掛接的西門子系列PLC硬件組態，設置其通訊地址，并通過OPC服務器發布通訊信息。Kepserver軟件用于連接永宏系列PLC，同時設置其通訊參數及地址[5]。由于現場通訊距離較長，經計算與反復實驗，在通訊參數設置中采用異步通訊方式，通訊速率為19.2kbps，可保證其數據通訊的實時性。

2.3上位機組態軟件的實現

監控主機上組態軟件是由亞控科技的組態王軟件實現的。在通訊管理機與現場控制層PLC等部件通訊正常的基礎上，建立工程，根據實際需求分別設定用戶界面、實時數據庫以及運行邏輯。

用戶界面是指提供給用戶監測控制的人機對話窗口，主要內容包括：狀態量顯示、工藝參數設定、歷史數據查詢、數據報表查詢傳送、報警設定與顯示。

狀態量顯示與工藝參數設置是人機對話的主要內容，狀態量顯示窗口是現場機器狀態的實時反映，該界面模擬了各機器實際現場位置和狀態，并在二級窗口中直觀的提供各臺機器的具體參數；工藝參數設置可對保證產品質量，比如在設定好硫化時間后，未達到工藝標準則屏蔽硫化中斷操作，直至產品達到標準。歷史數據查詢提供了產品追蹤的功能，方便企業進行質量保障與經驗總結。數據報表查詢與傳送功能可以將數據同步至ACCESS數據庫并將其發布在企業ERP系統上，供其他用戶調用。

實時數據庫是組態軟件的核心部分，所有的數據都通過變量的形式存入實時數據庫中，再根據需要進行調用，如下圖3。

圖3 數據流圖

運行邏輯是對已監測到數據進行控制的方式，可以通過組態軟件的邏輯控制模塊配合C語言編程實現對變量數據修改傳輸、掛接設備端口的開啟、關閉以及控制算法的實現。比如在下面這段程序外加邏輯控件的作用下，實現了對一天三個時間段內某工藝參數的循環控制（程序段內的漢字均為變量）：

星期幾=當前日期零點秒數-1316966400)/86400)%7;

*以2011年9月26日星期一零時為基準*

{

if(當前月==1)

M=13;

else

if(當前月==2)

M=14;

else

M=當前月;

星期幾=(當前日+2*M+3*(M+1)/5+當前年+當前年/4-當前年/100+當前年/400)%7+1;}

if(星期幾==0)

{if(當前時>=8&&當前時<16)

{設定溫度=設定溫度一;}

elseif(當前時>=16&&當前時<24)

{設定溫度=設定溫度二;}

elseif(當前時>=0&&當前時<8)

{設定溫度=設定溫度三;}

}

3現場應用

該系統在完成后實現了對某車間24臺3種型號注橡機的全面監控，從下圖4的某機器下模板溫度曲線中可以看出，控制系統能夠有效控制溫度，穩定區間內的波動在0.1%左右，符合控制要求。該系統長時間穩定運行證明其達到了企業提高生產效率、方便管理的目的。

圖4 某機械溫度曲線

4結束語

本文開發實現的注橡機聯網控制系統，將組態軟件、通訊管理機以及現場機器三者緊密聯系在了一起，實現了對現場參數的實時監控。整個系統運行穩定，參數設置方便，人機交互友好等優點，提高了行業生產的自動化控制水平，減少了生產過程中人為干預導致的損失，實踐應用表明，該系統具有很高的應用價值，值得推廣。

備注：許成冰，中南大學信息科學與工程學院，研究生，控制工程專業，自動控制方向。

通訊地址：湖南省長沙市中南大學校本部民主樓319室；郵編：410083；電話：13467503063；郵箱：chengbing_xu@yeah.net

王勛志，1986.12，研究生，電氣工程阻專業，自動控制方向。電話：13517486387；郵箱：ishi2007@qq.com