宝鸡西门子以太网6XV1840-2AH10

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控制系统完成的功能

1. 对于步进式加热炉而言，步进机构的控制是其中的一个难点。它要求控制系统能够平稳实现钢坯在炉内的运输，避免对机械机构造成冲击。这就要求控制系统能够快速响应来自传感器的信号。由于现代工厂现场控制越来越复杂，这就使得PLC必须具备强大的逻辑及浮点计算能力、丰富的寻址方式、完整的与上位机通讯的协议、完善的数学函数功能。只有这样的PLC才能够完成满足当前工厂控制对象的要求。本项目使用的西门子S7-400的416型PLC满足了这样了要求，在传动控制的使用中成功实现了步进机构的平稳、准确控制，坯料在辊道上的精确数据跟踪。在燃烧控制的使用中利用其强大的浮点计算能力及完善的数学函数功能成功实现了全自动化燃烧。利用SIEMENS 在 STEP7中现有的通讯模块实现了与公共PLC及燃烧PLC与二级计算机的TCP/IP通讯。

2. 项目实施中的难点及解决方案：

在短时间内实现新旧系统的较新，是本项目实施中面临的较大难点。在项目的准备前期，对新硬件系统进行了尽可能多的硬件测试、及软件模拟，对软件的在线调试作了充分的准备。在旧系统停用后的短期内，实现了硬件系统的快速替代布署。

在项目的实施中由于传动PLC之间采用MPI通讯，笔者在**次项目实施中采用SIEMENS STEP7的程序库自带的程序块进行通讯。但在使用中发现利用程序块的方式并不稳定，每次在硬件配置后都会出现不明原因的中断。由于项目实施，根本没有时间进行原因的查找，故障诊断分析。由于西门子提供了全局变量的通讯方式，并且其硬件方式也是利用MPI网络。笔者抛弃**种方案，较终采用全局变量进行传动PLC间的通讯。事实证明这种方案简单易行且相当可靠。全局变量的通讯方式更多依赖于硬件配置，不需单独编程，对于通讯的变量可直接引用，并且全局变量的硬件配置的下载可以在线进行，PLC不需重启。

在项目投入生产时由于通讯数据量的增加，逐渐暴露了一些在通讯测试、设备调试中未出现的问题。PLC与服务器的通讯会经常发生PLC发送报文丢失的现象。经仔细阅读通讯文档，发现发送的通讯程序块并不能在一个CPU的扫描周期内完成，笔者著手修改了程序，报文丢失的现象大大改善。试运行一段时间后仍然有报文丢失的现象发生，不过发生的频率已经相当少。但由于生产要求通讯的**良好，笔者在仔细排查生产中的人为因素、程序与通讯文档的非一致性的干扰，较终认定其中的原因可能还在通讯块的特殊使用性上，其中的一些特性并未在文档中体现出来。笔者著手进行了通讯测试，发现发送通讯程序块不能在同一扫描周期内向同一端口发送两条以上电文，其中**条后的电文都将丢失。笔者马上修改了程序，将发送的电文进行延时、排队处理，经修改后运行良好，彻底解决了与上位机的通讯问题。

3. 上部为工艺管道，下部为脉冲燃嘴，是典型的工艺设备。图六为输送冷坯辊道组，是工业炉的主要设备之一。

四、 项目运行

项目中的改造部分及新建部分从2005年10月份正常投入以来运行稳定，实现了在传动控制、燃烧控制的全自动化操作，尽量减少了设备操作对人的依赖，减轻了工人劳动强度。本项目大大降低了故障率，减少了解决故障的时间、保证了生产的连续、正常运行，已经**良好的经济效益，受到了客户的**。

 

五、 应用体会

本项目实施时间短，使用方要求在十二天时间内实现炉区控制系统达到正常生产状态，由于控制系统的带设备调试必须等到设备本体完毕后才能进行，事实上的控制系统调试时间只有数天之久。9套PLC系统调试完毕，在数天之内投入生产其难度可想而知。但由于西门子S7-400系列PLC强大的功能，其与其编程系统STEP7的结合，为自动化控制提供了**的解决方案。在程序设计的过程中，笔者始终秉持结构化编程的理念，追求程序控制流程的线性化，即程序的静态书写结构与动态执行顺序的一致性。由于程序量较大，这种做法增加了程序的可读性，便于理解、调试、测试和排错。针对项目控制对象自身的特点，由于不同加热炉虽然有各个不同的细节特点，但其中的大部分控制对象控制特点类似。笔者对有共性的对象进行了抽象，封装。将对象在程序中做成单独的程序块，并在此程序块中使用只与其相关的独立的数据块。做到了在单一的CPU中，使其与外部的对象的通讯以接口的方式来进行。从而在本CPU中实现程序块的对象化，在不同的CPU中实现了程序的跨控制器平台的移植。实现了程序在结构上的独立性，提高了程序的复用性。幸运的是S7-400及其开发平台STEP7完全支持以上的操作。这一做法大大加快了软件开发的进程，降低了调试的难度。总之S7-400系列PLC及其软件开发环境向使用者提供了一个具备*的硬件基础、界面友好、操作方便的自动化开发平台。用户应尽可能利用其强大的功能，为项目的顺利实施提供有力的**

Q、4. pSpace 7.0系统集成技术有何优势？
 
A、1）多平台支持，模块化结构设计，根据系统需求选择功能和平台；
 
2）方便与第三方冗余软件无缝结合，构建冗余系统；
 
3）提供第三方组件开发模板，方便用户开发功能和pSpace系统的整合；
 
4）强大的二次计算能力，将需要用户开发完成的功能转移到数据库来实现；
 
5）灵活的web发布选择，便于与用户的信息系统整合。
 
Q、5. pSpace 7.0如何进行安全管理？
 
A、用户管理：
 
用户管理具备多项可配置权限，可根据权限对重要工艺参数的访问、修改等操作进行相应限制，有效避免生产过程中的误操作。
 
安全区：
 
数据可设置在不同安全区，对于同级别不同安全区的用户不可互相操作，保证了数据的安全性。
 
白名单：
 
系统白名单访问控制，仅允许白名单内运行的程序或者应用连接 pSpace服务程序进行相关操作，保证实时数据库的安全。
 
传输加密：
 
对传输数据进行加密，提高客户端与服务端的稳定性和安全性。
 
自诊断自恢复：
 
提供自诊断，自恢复功能，对系统文件、数据文件进行有效性检测，系统故障后能自动恢复。
 
Q、6. 如果异常宕机，如何保证数据的完整性？
 
A、首先站提供了断线缓存功能，如果是采集站和pSpace Server之间出现了意外断线或宕机，会在站提供按空间和按时间的方式进行数据缓存，当链接状态恢复后，会把缓存数据回补，保证数据完整性。
 
其次，生产网pSpace Server和办公网pSpace Server之间也提供断线缓存功能，当网出现意外宕机，会在生产网pSpace Server内进行数据缓存，当链接状态恢复后，缓存数据回补，保办公网数据完整性。
 
*三，提供备份工具，可以定期对测点信息、用户信息、级联信息、报警信息以及历史数据进行备份，如果出现不可恢复问题，可以通过备份的工程降低损失。
 
Q、7. pSpace 7.0如何做到国产自主，安全可控？
 
A、pSpace支持 Windows 以及麒麟、UOS、CentOS、Ubuntu 等多种操作系统，支持目前市场上主流服务器的硬件架构，包括 X86、LoongArch64、ARM等架构的芯片， pSpace从**到外围，从底层到上层，都采用了稳定而的跨平台开发环境，整个系统可在windows，unix，linux环境下运行和操作，而且在各个平台的操作及使用一样，操作系统限制所带来的不便。
 
随着国产化进程的加速推进，力控科技将不断提高国产化系列产品，打造出满足等保要求并适用于国内工控安全各场景的纯国产化产品体系。
 
Q、8. 企业为什么选择pSpace 7.0 ？
 
A、pSpace可助力企业提升：
 
战略决策
 
将数据进行统计、分析，满足企业管理层、分析人员业务人员和生产人员不同层次的管理和分析需求。提升企业运营决策能力。
 
挖掘数据潜在**
 
基于实时数据，进行数据挖掘和分析。为产品质量、模型优化、柔性生产提供支持。
 
故障预测、节能降耗
 
将历史数据代入预测模型，对设备进行隐患排查，减少能源消耗。
 
优艺流程，提高生产效率
 
统计设备绩效，分析生产过程中的薄弱环节，缩短停机时间，提升生产线效率。
 
实时信息互通，在线数据扩容
 
异构数据统一采集管理，连通关系数据库和非关系数据库，避免“信息孤岛”；优秀的压缩机制，数据量增加不影响数据库性能