PLC在穩定土廠拌站自動控制系統中的應用

3.1流程控制

　　流程控制部分分為手動和自動控制兩種方式。在按順序啟動上料皮帶、拌缸、集料皮帶之后，操作者可以通過自動或手動的方式來啟動后續流程設備。在生產流程中自動控制和手動控制的主要區別在于：自動控制過程中五種骨料和粉料的配料變頻器由程序自動來控制啟停和調節其輸出頻率，不需要人工干預；而手動控制模式下人工可隨意啟停各個配料變頻器，并且可以手動調節各個變頻器的輸出頻率。配料變頻器的啟動與停止是有固定的順序的，各個變頻器的啟停之間有一定的時間間隔，該時間間隔可以在上位機監控畫面的參數設定部分進行設定和調整。另外，還有一些相關的設備如空壓機、電鈴、成品料倉倉門等設備需要人工來啟動。

　　3.2自鎖控制

　　根據機械生產廠家的要求，在程序部分設置自鎖控制功能。廠家出于貨款回收方面的考慮，對控制系統提出設置自鎖功能的要求，基本思想就是設置兩個時間密碼，在設備運至生產現場之后與貨款全部收回之前，輸入第一個時間期限，當設備運行到所設置的時間之后，控制系統將會自動鎖死，無法進行正常操作。當收回全部貨款之后，輸出時間密碼，控制系統可以一直運行。可以通過TODR指令讀取實時時鐘。將所讀取的實時時鐘與設置的時間密碼進行比較，即可得到設置時間是否用完。

　　3.3PLC與變頻器的通訊

　　本系統采用PLC與變頻器進行通訊的方式來實現PLC對變頻器的啟停控制和頻率設定以及讀取變頻的一系列運行數據。PLC與變頻器之間采用ModbusRTU方式通訊，波特率設為9.6K，采用CRC校驗。在RTU模式下，消息發送至少要以3.5個字符時間的停頓間隔開始，程序中以10ms為間隔進行數據的發送與接收。PLC和變頻器采用主從的方式進行通訊，PLC是主機，變頻器是從機。一共有六臺變頻器，在其參數設置中將其地址設為1-6號。PLC與變頻器之間的通訊是一個“查詢-回應”的過程，如圖4所示。

　　PLC中的通訊部分程序大體分為以下幾塊：通訊初始化、發送完成中斷程序、接受完成中斷程序、發送組碼程序、生成校驗碼、數據發送與接收。

　　通訊初始化部分程序在PLC的第一個掃描周期運行，其主要功能是設置CPU226的自由端口的通訊格式、數據接收格式及復位各寄存區、連接中斷。

　　發送完成中斷程序主要完成的任務是：定義開始接收數據，并且置位接收標志，復位發送標志。

　　接收完成中斷程序主要完成的任務是：根據接收到的數據重新計算校驗碼，并與接收到的CRC域中的值進行比較。如果兩者一致，則說明數據傳輸正確，將接收到的數據存入對應的寄存器中。

　　生成校驗碼：根據CRC檢測方法生成校驗碼，具體生成方法是：①裝入一個16位的寄存器，所有數位均為1；②該16位寄存器的高位字節與開始8位字節進行"異或"運算。運算結果放入這個16位寄存器；③把這個16寄存器向右移一位；④若向右（標記位）移出的數位是1，則生成多項式1010000000000001和這個寄存器進行"異或"運算；若向右移出的數位是0，則返回③；⑤重復③和④，直至移出8位；⑥另外8位與該十六位寄存器進行"異或"運算；⑦重復~③⑥，直至該報文所有字節均與16位寄存器進行"異或"運算，并移位8次；⑧這個16位寄存器的內容即2字節CRC錯誤校驗，被加到報文的最高有效位。

　　4上位機WinCC監控畫面設計

　　根據用戶需求以及工程實際應用的考慮，本系統在上位機監控畫面的組態上主要考慮到以下幾個原則：監控畫面能夠清晰直觀地顯示設備的運行狀態；能夠對生產關鍵數據進行實時顯示；能夠對生產過程中物料配比數據進行修改；能夠對設備運行過程中產生的故障報警信息進行顯示和存儲，可以進行報警歷史記錄進行查詢；具有報表功能，能夠將用戶關心的生產數據自動生成個性化報表，并且能夠自動在每班生產結束之后保存在指定位置，用戶能夠按照指定條件查詢報表數據。

　　基于以上基本原則和要求，本課題以WinCC為開發平臺，對穩定土廠拌站自動控制系統的上位機監控組態程序進行了設計開發。本系統設計的上位機監控界面的主畫面如圖5所示。

　　有系統當前的運主畫面主要用來顯示設備的整體生產流程，監控生產過程中的設備啟停狀態、顯示生產數據、報警指示等，并且行模式指示（“手動運行”與“自動運行”）。

　　生產數據主要由幾個部分組成：骨料和粉料的設定比例、設定流量；骨料和粉料的實際比例、實際流量；設備的設定產量、瞬時產量和累計產量等。

　　在主畫面的底部有一系列按鈕，如“參數設定”、“配料設定”等。點擊按鈕，即可進入對應的子畫面。