根据WinAC的橡胶接连硫化机组的控制系统规划

1 规划布景

橡套电线电缆是我国煤炭、矿藏、铁路、海底通讯等传输的主干线，其出产工艺极端杂乱，最为要害的一个工艺就是将混炼好的生橡胶挤制在电线电缆上，作为电线电缆的绝缘或外护套（俗称挤橡工艺）。这一工艺需求在必定的温度和压力下，经过必定的时刻硫化，因而，在这一工艺中温度、压力、时刻这三个工艺参数需求根据工艺特性实时操控。以往，电线电缆出产厂家挡车师傅们首要根据以往经历加以操控，硫化作用往往欠佳，导致电线电缆存在欠硫或过硫等质量问题，极大影响了其运用寿命。为了进步其工艺履行率，咱们选用SIEMENS公司的S7-300型PLC、散布式测控模块ET－200M以及根据PC的测控体系WinAC为山东韩誉电线电缆股份公司（中韩合资）根据该电线电缆出产工艺的特色，对整个硫化进程施行实时监控，对各段的温度、盐浴压力进行PID调理，使出产的电线电缆的合格率大幅上升，并完结了少人值守、工人劳动强度大幅度下降，深受工厂喜欢，该套体系后又在山西某电缆厂投入运转，作用较好。本文首要从体系结构、温控战略、体系牢靠性规划等方面对橡套电缆挤橡工艺温控体系论述。

2 体系体系结构

图1：体系结构示意图

体系选用德国西门子S7-300 PLC可编程操控器、散布式I/OET200M和工控机（装载WinAC和PROFIBUS－DP适配卡CP5611）构成DCS体系，体系结构框图见1所示。PROFIBUS－DP 作为设备操控层网络渠道；WinCC、MPI网作为监控层的人机接口及体系维护（网络编程、人机接口备用站）渠道；以太网作为数据管理、出产及设备管理层的网络渠道。
其间四台S7-300PLC可编程操控器作为下位来完结一切信号的收集、运算、调理，别离为：温度操控、牵引操控、压力操控以及辅佐操控现地单元，S7－300的特色是：模块化、无排风结构、易于完结散布、运转牢靠、性价比高。工控机首要设备WinAC适配器以及机组情况监督、工艺数据存取、机组体系操控、与车间级的工艺操控服务器和出产计划服务器相连，以便与厂级的MIS体系无缝衔接。其间CP5611卡为 S7－300型PLC与工控机的通讯接口卡。一起，为便于与车间级以及厂级的MIS体系相连，在WinAC操控器（工业操控计算机）内设备了D－LINK的网卡，经过Ethernet与车间级的工艺操控服务器、出产计划服务器以及车间服务器相连。
在出产线上，需求操控的参数与量为：

· 牵引电机：包含牵引前电机、牵引后电机、张力操控电机以及六台熔岩电机泵。其间牵引前电机、牵引后电机、张力操控电机由牵引操控PLC的D/A模块为MicroMaster420变频器供给模仿输入信号，然后由变频器操控三相异步电机的运转，一起由继电器输入/输出模块操控各台电机的起与停。

· 温度操控：电缆接连盐浴硫化机组共要监测32点温度信号，一起还要操控10台工业电炉为无机物加温并使之熔化。硫化管上设备由热电偶以及温度变送器，将1800～2200℃的温度信号转换为规范的0～10V信号，备PLC的AI模块收集，一起运用继电器输出发动无触点功率模块开关，使电炉通电升温，一起实时监测熔盐温度，构成一温度闭环操控体系，其间电炉的电流选用PID操控办法。

· 压力操控：橡胶经过橡胶挤出机组机制在电缆上后，经过牵引前电机、后电机以及张力操控电机的合作，进入熔岩硫化管内，硫化管内的熔岩的多寡决议了其压力的巨细。管壁上设备了20各压力传感器和变送器，其输出信号供压力操控PLC的AI模块收集。

· 在接连硫化机组中，还有许多的数字计量表和电气开关情况需求实时收集和操控，因而，这些量的收集与操控由辅佐操控PLC完结。

· 电控柜中需求实时监测单元信号、柜内温度信号（防止单个继电器短路而引起着火）、湿度信号、烟雾度等信号，因而选用SIEMENS的新式散布式I/O产品ET－200M作为机柜现地监控单元。

四个现地操控单元的根本装备与模块为：
· 电源模块：PS307－lK，120／230VAC， 24VDC／10A；
· CPU318—2：512K字节I／0可扩展至l024点。可设定第2个Profibus—DP接口。它完结运转情况参数的实时监测监测，实时进行逻辑判别，CPU318有4种操作挑选：RUN—P、RUN、STOP和MRES运转办法；
· 模仿量输入模块：SM331(8路输入)。它把温度、压力变送器输出的模仿量转换为数字信号，并将数字信号送到PLC的操控单元，供PLC做出情况参数的逻辑判别；
· 数字量输入模块：SM321。16路输入2个，32路输入1个，完结电机运转情况监测和PLC电机分批自发动体系运转、调试情况监侧，电机运转情况信号经过电机操作回路中的接触器辅佐接点接至该模块；
· 数字量输出模块：SM322(输出8路)。承受PLC操控单元的指令，完结电机驱动信号输出，经过出口中心继电器，驱动电机操作回路，完结电机分批自发动；
· 模仿量输出模块：SM332（AO 2 x 12 位），首要给变频器供给0～10V操控信号，实时操控三相异步电机的运转。
· 散布式IO运用ET200M，包含以下部件：电源PS307，Profibus模块ET200M，数字量输入，数字量输出，模仿量输入。
PLC选用了四个结构，在RTU信号柜内有三个，其间一个为备用扩展结构；另一个在操作台内，经过IM361扩展衔接，这样简化了接线，大大地进步牢靠性。

3 体系施行战略

3.1 温度操控战略
电缆橡胶硫化的温度、压力由有机物熔化并作载体完结，而熔盐的熔化由工业电炉操控，实时操控工业电路的电流也就完结了温度的实时操控。温控选用PID调理时，在进行PID调理时，份额调理反映体系差错的巨细，只需有差错存在，份额调理就会发生操控作用，以削减差错。微分调理根据差错的改变趋势来发生操控作用，它能够改善体系的动态响应速度。积分调理根据差错积分的改变来发生操控作用，对体系的操控有滞后的作用，能够消除静态差错。增大积分时刻常数可进步静态精度，但积分作用太强，特别是在体系差错较大时会使体系超调量较大，乃至引起振动。因而，本体系中，咱们选用如下温控战略，组成智能操控体系
· 实践温度低于Ｔ1时，为加速响应速度，全功率加热。
· 实践温度坐落[Ｔ1～Ｔ2]范围内时，为防止积分饱满，别离积分项，选用ＰＤ操控。
· 实践温度坐落[Ｔ2～Ｔ3]范围内时，选用PID操控。
· 实践温度坐落[Ｔ3～Ｔ4]范围内时，选用自适应PID操控。
· 当实测温度Ｔ>Ｔ0+ξ且在采样周期中，温度继续上升，则继电器断开
· 在采样周期中，温度继续下降，则继电器接通，其它情况实施PID操控。(死区阀值ξ本体系取为1℃)。这种操控办法不只考虑了实测温度和设定温度的差错，并且考虑了实测温度的改变趋势，可削减超谐和动摇，具有自适应的作用。
· 实测温度大于Ｔ4时，接通电扇电源，强制制冷。Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3的挑选为：
Ｔ1=Ｔ0×87％，Ｔ2=Ｔ0×95%，Ｔ3=Ｔ0－20℃，Ｔ4=Ｔ0＋20℃。(Ｔ0：设定温度)

3.2 体系牢靠性规划

3.2.1 PLC输出端的牢靠性办法
PLC输出模块内的小型继电器的触点很小，断弧才能很差，不能直接用于厂级AC220V～380V电路中，有必要用PLC驱动外部继电器，用外部继电器的触点驱动DC220v的负载。一起较多的AC220V～380V电磁阀内部有与其线圈串联的限位开关常闭触点，电磁阀线圈通电，阀芯动作后，是用阀内部的触点来断开电路的。在这种情况下，要选用触点较小的小型继电器来转接PLC的输出信号。

3.2.2 设备与布线的注意事项
因为本体系PROFIBUS－DP要完结一切数据通讯，因而对通讯电缆要求牢靠性高应选用SIEMENS引荐并供给的专用电缆。
因为本体系顶用到了大功率可控硅设备，PLC应远离强搅扰源。PLC不能与高压电器设备在同一个开关柜内，在柜内PLC应远离动力线(二者之间的间隔应大于200mm)。与PLC装在同一个开关柜内的电理性元件，如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。PLC的I/O线与大功率线应分隔走线，如有必要要在同一线槽中布线，信号线应运用屏蔽电缆。交流线与直流线应别离运用不同的电缆，开关量、模仿量I/O线应分隔敷设，后者应选用屏蔽线。不同类型的线应别离装入不同的电缆管或电缆槽中，并使其有尽可能大的空间间隔。

4 体系软件规划
测控软件是本体系的要害中心地点，一起也是难点。包含上位机丈量软件及PLC 操控软件2 大块，丈量软件首要由人机界面程序模块、数字信号处理程序模块、数据库程序模块等组成，均选用Visual C＋＋编程，在操控进程中，主程序可随时经过DAO 运用SQL 查询句子读写数据库中的相关数据。在出产完毕之后，能够进行工艺论述数据计算操作，能够恣意挑选计算开端时刻和完毕时刻，计算机主动对该时刻段的一切丈量数据进行分类计算。并能够用条状图或许饼状图的方式直观的显示出来，相关数据能够进行备份、删去、导出、打印报表等操作，以利于厂家了解产品质量情况并采纳有用办法改善出产工艺。
在上位机上，以WinCC 为人机接口的WinAC 体系，经过WinCC将时刻取样数据和事情记载在数据库,可经过趋势曲线的方式反映温度、压力的历史记载。它具有完善的监控功用。包含设备运转情况、检测与履行器材作业情况、网络作业情况、进程参数、故障诊断及定位、各类报警信息、设备/器材情况信息等等。一起装备SQL Server 2000 数据库服务体系，是体系数据存贮、处理、剖析及服务中心。数据库服务器向上衔接出产管理部分（如工艺部、出产部），向下衔接各个WinAC 体系，完结了出产任务、工艺目标的下发调度及实践进程参数的收集、归档，并终究出产出出产报表和质量剖析报表，为车间、出产管理部分及决议计划部分供给根据。