摘 要：介紹了由西門子S7-300 PLC和工業(yè)PC機(jī)組成的熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件組成，重點(diǎn)討論了應(yīng)用Win CC對(duì)設(shè)備的監(jiān)控功能。實(shí)踐表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制和優(yōu)化調(diào)度管理提供了有力的工具。 關(guān)鍵詞：監(jiān)控，Win CC軟件，熱浸鍍 0 前言 　　在應(yīng)用熱鍍鋅工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品中，熱鍍鋅板用途廣泛，現(xiàn)已普遍應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如建筑業(yè)、車輛制造業(yè)、容器制造業(yè)、機(jī)電工業(yè)、家用電器業(yè)等。特別是隨著冷軋機(jī)的發(fā)展，連續(xù)熱鍍鋅也得到迅速發(fā)展，多種連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組不斷出現(xiàn)。為不斷改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)滿足國民經(jīng)濟(jì)尤其是汽車工業(yè)高質(zhì)量的要求，世界各國都在研究、開發(fā)新的金屬鍍層工藝和方法，以最終達(dá)到降低能源消耗、減少污染、降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[1]。因此熱鍍鋅工藝的模擬試驗(yàn)裝置也越來越顯示出它的巨大的生命力和實(shí)用性。目前，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制開發(fā)了能夠解決上述問題的多功能熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)，其自動(dòng)控制系統(tǒng)采用西門子S7-300 PLC作為基礎(chǔ)自動(dòng)化站，操作員控制站配置SIMATIC工業(yè)PC IL40，安裝Windows NT/2000操作系統(tǒng)和Win CC監(jiān)控軟件用于實(shí)時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)采集，構(gòu)成監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)[2-8]，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析更為準(zhǔn)確可靠。 1 系統(tǒng)配置 　　控制系統(tǒng)硬件配置如表1，圖1。 　　表1 控制系統(tǒng)PLC配置 [align=center] 圖1 熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)配置[/align] 　　上位機(jī)監(jiān)控軟件為SIEMENS WINCC VER5.0.1，WINCC為西門子公司開發(fā)研制的自動(dòng)化監(jiān)控程序，是基于PC的高性能HMI和SCADA解決方案，采用Internet技術(shù)、開放的標(biāo)準(zhǔn)接口、強(qiáng)大的組態(tài)工具并與通用的開發(fā)環(huán)境STEP 7無縫集成。它主要由以下部分組成：Control C（控制中心）、User Administrator（用戶管理器）、Graphics Designer（圖形編輯器）、Global Scripts（全局腳本）、Tag Logging（變量記錄）、Alarm Logging（報(bào)警記錄）、Text Library（文本庫）及Report Designer（報(bào)表編輯器）等[9]。我們將Win CC應(yīng)用于熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)的監(jiān)控，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制和優(yōu)化調(diào)度管理提供了有力的工具。 2 監(jiān)控系統(tǒng)主要功能 　　熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)初期階段主要是用來模擬冷軋帶鋼的連續(xù)熱鍍鋅工藝。熱鍍鋅過程可分為連續(xù)退火、入鋅鍋、鍍層厚度控制（氣刀）、合金化（可選）和冷卻成型。整個(gè)工藝過程連續(xù)，工況復(fù)雜，控制條件嚴(yán)格，操作員通過良好的人機(jī)監(jiān)控畫面減少了誤操作，保證了設(shè)備安全運(yùn)行和可靠工作。下面詳細(xì)介紹由Win CC編制的監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。 　　2.1設(shè)備啟停操作 　　操作全部采用鼠標(biāo)或鍵盤方式進(jìn)行，設(shè)備啟停由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制，啟動(dòng)之前需經(jīng)人工檢查無誤后方可合閘上電，設(shè)備停止設(shè)計(jì)有正常和急停兩種功能。圖2是設(shè)備初始控制畫面。 [align=center] 圖2 熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)操作畫面[/align] 　　2.2顯示與報(bào)警提示 　　全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)用不同的顏色來區(qū)分工作或停止?fàn)顟B(tài)。實(shí)驗(yàn)過程的測(cè)控參數(shù)同時(shí)顯示于監(jiān)視畫面上，設(shè)計(jì)有多幅畫面來表示不同的實(shí)驗(yàn)工序，可切換顯示流程中的總貌與局部。發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)顯示報(bào)警對(duì)話框，并形成報(bào)警記錄供檢查和分析，同時(shí)報(bào)警燈頻閃提醒操作員需停機(jī)和排障。 　　2.3工藝參數(shù)測(cè)控 　　主要有溫度、位置、張力等模擬量的檢測(cè)和閉環(huán)控制，Win CC通過直接使用在STEP7中配置的變量表，實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)中對(duì)測(cè)控參數(shù)的讀寫。 [align=center] 圖3 熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)工藝參數(shù)畫面[/align] 　　2.4參數(shù)歷史紀(jì)錄 　　設(shè)計(jì)有順序記錄和周期記錄曲線，對(duì)重要的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，以便試生產(chǎn)調(diào)試、統(tǒng)計(jì)規(guī)律和事故分析。 　　2.5系統(tǒng)安全管理 　　為防止非法用戶使用和誤操作計(jì)算機(jī)，設(shè)計(jì)有開機(jī)密碼和系統(tǒng)運(yùn)行保護(hù)，保證了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和可靠運(yùn)行。 3 系統(tǒng)特點(diǎn) 　　（1）選用Win CC進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)人機(jī)界面，保證了實(shí)驗(yàn)過程的安全并且界面友好、操作靈活; 　　（2）生產(chǎn)運(yùn)行中的主要工藝參數(shù)均有記錄、歸檔，測(cè)控參數(shù)可隨時(shí)查詢分析; 　?。?）監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)有較完善的工藝流程提示，減少了誤操作，保障了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行; 　?。?）系統(tǒng)對(duì)熱浸鍍過程中的溫度、位置、張力進(jìn)行了自動(dòng)控制，穩(wěn)定了工藝流程，提高了處理能力，為進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化控制奠定了良好的基礎(chǔ)。 4 結(jié)束語 　　利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)通信的方法簡單易行，降低了對(duì)操作員的要求，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，系統(tǒng)繼承性較好;同時(shí)提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動(dòng)控制。 　?。?）系統(tǒng)為熱浸鍍模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)提供了一個(gè)多任務(wù)、多處理平臺(tái)的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)工序的可視化和多元化。 　?。?）系統(tǒng)對(duì)各種參數(shù)可以設(shè)定和修改，為實(shí)驗(yàn)提供了可選擇性，使實(shí)驗(yàn)多樣化。 　?。?）系統(tǒng)對(duì)鍍層金屬熔化、試樣裝卡、紅外線加熱爐加熱和試樣傳輸進(jìn)行了自動(dòng)控制，穩(wěn)定了工藝流程，改善了試驗(yàn)質(zhì)量，提高了處理能力。 　?。?）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和報(bào)表打印功能可以將重要數(shù)據(jù)定時(shí)打印，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，可有效地發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中存在的不足，為工藝的改進(jìn)和充分發(fā)揮設(shè)備的作用提供了依據(jù)。 參考文獻(xiàn) 　　[1]朱立。熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)概述：第二講熱鍍鋅鋼板及其發(fā)展（二）[J]。鞍鋼技術(shù)，1999，3：57-62 　　[2] Cranmer, David Implementing factory control software[J], Process and Control Engineering, 1991,44（5）: 64, 66 　　[3] Barton, A.D.Practical implementation of a real-time iterative learning position controller[J], International Journal of Control, 2000,73（10）, 992-999 　　[4] Moscosa-Santillan, M. Development of a hybrid PLC-based control system applied to a monitored fermentation process[J], Laboratory Robotics and Automation, 1999,11（4）:197-206 　　[5] Pfeiffer, Bernd-Markus,Towards ‘plug and control‘: self-tuning temperature controller for PLC[J],International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 2000,14（5）:519-532 　　[6] Early, Paul L. Jr. In-line blending. Using a PLC-based process controller[J], ISA Transactions, 1990,29（2）: 57-62 　　[7] Vandoren, Vance J. Evolution of PLC-based loop control[J],Control Engineering, 1995,42（11）:4 　　[8] Campisano, A. PID and PLC units for the real-time control of sewer systems[J],Water Science and Technology, 2002,45（7）:95-104 　　[9]吳明，西門子（SIEMENS）自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]，自動(dòng)化與儀表，2001，16（4）：33-35