1  引言

    我廠電鍍車間的生產(chǎn)設(shè)備，特別是控制設(shè)備，基本上是全套引進(jìn)日本的產(chǎn)品，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。但現(xiàn)場顯示作業(yè)數(shù)據(jù)的儀表，則相對來講顯得較落后，除溫度、PH儀表外，其他儀表大多是指針或浮球等指示，讀數(shù)不便。另一方面，由于電鍍產(chǎn)品的特殊性，特別是銅板鍍鎳，周期較長，一般需3～7天，作業(yè)過程中需記錄大量數(shù)據(jù)。而電鍍車間由于人員缺少，一則無法做到連續(xù)性記錄數(shù)據(jù)（通常1～2小時記錄一次）。再則夜間無人值班，造成該時間段數(shù)據(jù)空白。這些缺陷，給技術(shù)人員在分析產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素，如何提升產(chǎn)品質(zhì)量等帶來了較大困難，特別是一旦出了質(zhì)量問題，因缺少真實有效的數(shù)據(jù)而無法進(jìn)行分析。

    另外，夜間無人值班，生產(chǎn)過程中若有異常情況發(fā)生，則無法獲知，更談不上及時處理，造成產(chǎn)品質(zhì)量受影響或報廢。并且由于需要人工抄錄數(shù)據(jù)，浪費了大量勞動力。

    鑒于上述狀況，希望通過計算機(jī)對現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集，真實有效地反映作業(yè)過程，同時提升我廠電鍍設(shè)備能力的市場形象。 

2  設(shè)計目標(biāo)

    系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)如下功能：

    （1） 自動無間斷地進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)的采集；

    （2） 數(shù)據(jù)的圖表顯示及友好的人機(jī)界面；

    （3） 報警系統(tǒng)，具備報警的歷史記錄、無線報警等功能；

    （4） 生產(chǎn)作業(yè)及其數(shù)據(jù)的計算機(jī)無紙化管理；

    （5） 各種作業(yè)數(shù)據(jù)的圖表打?。?

    （6） 遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。 

3  系統(tǒng)實現(xiàn)

    系統(tǒng)分設(shè)備層與計算機(jī)層。設(shè)備層由PLC及現(xiàn)場儀表等組成，所有的模擬量信號通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為4～20mA電流后傳送。PLC負(fù)責(zé)對現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)的采集，并與上層計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（其中一電鍍車間采用Profibus通訊協(xié)議，通訊速率3Mbps,二電鍍車間采用MPI通訊協(xié)議，通訊速率為 187.5kbps）。至于計算機(jī)層，采用分布式多客戶機(jī)的組態(tài)方式。兩個車間分別由兩臺服務(wù)器負(fù)責(zé)與PLC的通訊、數(shù)據(jù)采集歸檔、報警歸檔等，另幾臺 PC機(jī)作客戶機(jī)用，其共享服務(wù)器的數(shù)據(jù)，但擁有各自的項目文件。

    幾臺客戶機(jī)分別放置于車間現(xiàn)場、休息室及辦公室，其主要負(fù)責(zé)畫面的顯示:

    （1） 以設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、管道內(nèi)鍍液的流向及各種參數(shù)的顯示等真實反映作業(yè)狀況；

    （2） 以原電氣控制箱的儀表、指示燈等的顯示方式、布局進(jìn)行表達(dá)，適應(yīng)操作者原有的習(xí)慣；

    （3） 提供模擬量參數(shù)的曲線描述，方便用戶的技術(shù)分析；

    （4） 提供報警歷史查詢。

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1     系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖  
    （1） 模擬量數(shù)據(jù)PLC程序處理

    所有模擬量傳輸為4～20mA電流信號，對應(yīng)各變送器的量程，需程序處理（雖然Wincc變量設(shè)置中有對應(yīng)比例關(guān)系，但小數(shù)點后精確度不夠，通過PLC程序處理，還可實現(xiàn)數(shù)字濾波），其中溫度計算程序部分示例如下:

    OPN  DB2

    L  PIW448

    T  MW100

    L  MW100

    DTR

    PUSH

    L  1.000000e+002

    ＊R

    PUSH

    L  2.764800e+004

    /R

    T  DB2.DBD0

    在模擬量數(shù)據(jù)的歸檔方面，限制了歸檔的數(shù)量，一億條數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)32個模擬量每6s一次的采集頻率計算，大約可容納2年的作業(yè)數(shù)據(jù)量，占用20G的存儲空間，在投入運(yùn)行后，用戶可定期將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

    （2） Wincc部分程序處理

    系統(tǒng)附加了作業(yè)數(shù)據(jù)的錄入及管理功能，如:作業(yè)令、銅板編號、工藝卡號、作業(yè)的起止時間等。為方便操作者正確錄入作業(yè)的起始時間與結(jié)束時間，系統(tǒng)設(shè)計為:整流器電源開，則系統(tǒng)自動顯示并填充作業(yè)起始時間輸入框，同時進(jìn)行電鍍通電量的累計，而當(dāng)整流器電源關(guān)時，系統(tǒng)自動顯示并填充作業(yè)結(jié)束時間輸入框。電量的累計在全局腳本中作定義并每分鐘觸發(fā)運(yùn)行一次（如1#鍍鎳槽的電量累計，單位KAH，采用C語言編程）:

    由于需要歸檔的參數(shù)較多，歸檔數(shù)據(jù)的調(diào)用使用參數(shù)動態(tài)查詢，部分程序如下:

    static double leiji1;

    if （GetTagBit（"SW1"）==1）

    //返回類型:BOOL

    ｛leiji1=leiji1+GetTagDouble（"CUR1"） /60.0/1000.0;｝

    else

    ｛leiji1=0;｝

    //返回類型:double

    SetTagDouble（"dianliang1",leiji1）;

    //返回類型:BOOL

    return 0;

    ｝

    注:“SW1”為電源開關(guān)輸入信號變量，“CUR1”為電流信號變量。

    在報警處理方面，系統(tǒng)分一般報警與極限報警，一般報警僅在計算機(jī)上作顯示性提示而已，而極限報警則通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送手機(jī)短信至有關(guān)人員。這里，筆者應(yīng)用了KONDER公司的OPPLC與GSM傳送站產(chǎn)品，并在PLC程序中設(shè)定:當(dāng)極限報警產(chǎn)生時，由一個上升沿信號觸發(fā)報警傳送，并且在報警沒有處理的情況下，每十分鐘發(fā)送一次（當(dāng)有關(guān)人員收到信息后，也可將原信息回復(fù)終止報警）。部分無線報警PLC梯形圖如圖2。當(dāng)系統(tǒng)輸入端In0有高電平輸入時，置位MB0（MB0對應(yīng)OPPLC內(nèi)定義的手機(jī)短信內(nèi)容，并通知GSM傳送站將該消息發(fā)送到有關(guān)人員手機(jī)，發(fā)送后MB0自動復(fù)零），MB10與 MB100主要構(gòu)成循環(huán)發(fā)送的功能，其中MB10設(shè)置為可接受手機(jī)短信功能，收到報警原文后該位置1，所以，用戶可在收到手機(jī)短信報警后回復(fù)以切斷報警的繼續(xù)發(fā)送。  

圖2     無線報警PLC梯形圖  
    該報警系統(tǒng)可最多設(shè)置6個接收報警的對象（人員）。 

4  結(jié)束語

    該項目完成后，方便了現(xiàn)場工人的作業(yè)，不管是在一電鍍、二電鍍或車間辦公室，對二電鍍鍍鎳系統(tǒng)的作業(yè)情況都能一目了然，工人可根據(jù)實際情況在二個車間內(nèi)移動作業(yè)。另外，由于數(shù)據(jù)是自動采集且自動記錄，大大降低了勞動強(qiáng)度，并且向無紙化管理轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)具備的遠(yuǎn)程無線報警系統(tǒng)，將進(jìn)一步為生產(chǎn)質(zhì)量保駕護(hù)航，同時大大提升了我廠電鍍的市場形象，這也是一種無形的效益。