CN201903776U - 一种表面处理生产线现场总线控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种表面处理生产线现场总线控制系统，包括至少一个主站PLC，工业交换机，上位机；每个主站PLC所控制的下级单元包括：至少一个从站PLC，至少一个远程I/O，电镀电源控制单元，送排风机控制单元，加热系统控制单元，过滤系统控制单元和温控表控制单元；所述每个主站PLC通过TCP/IP协议与工业交换机连接；在每个主站PLC所控制的下级单元中，所述从站PLC和远程I/O分别通过Profibus-DP现场总线与主站PLC连接；所述电镀电源控制单元和送排风机控制单元分别与对应的从站PLC连接，所述加热系统控制单元和过滤系统控制单元分别与主站PLC连接；所述温控表控制单元通过RS-485网络与主站PLC连接。通过测控管一体化的工业控制网络，实现表面处理生产过程自动化和现场设备智能化。

Description

一种表面处理生产线现场总线控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种表面处理生产线现场总线控制系统，属于自动生产线控制领域。
背景技术
现有的表面处理车间产品存在批量少，品种多、结构复杂等特点，配置的设备也比较多，如搅拌机、过滤机、电镀电源控制单元、输送系统、加热系统、冷却系统和送排风系统等，这些设备分散在车间的各个角落，传统的控制方法是单机单控，每个设备之间没有必然的联系，工人的劳动强度增大，生产效率低，对温度和电镀电源控制单元参数等重要数据没有记录，当出现产品质量问题时很难查清当时的工艺情况，不能根据设备的运行状况作出科学生产，对设备保养比较困难，维护成本高。
对这些电气设备的控制除了传统的控制方式外，目前很多生产厂家自动生产线也采用PLC或PC机控制，但功能单一，控制系统较分散，缺少充分利用现场总线技术、网络技术、PLC技术和可视化人机接口技术的综合利用，对生产工艺数据的采集、监控、设置、存储和查询还没有形成一套集中控制系统，不能满足对质量、管理要求较高的企业的要求，对设备的可靠运行、能源管理、劳动力的合理分配存在一定的难度，这些控制方法不再适应和满足生产需要，无形中制约了企业技术先进化的发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种表面处理生产线现场总线控制系统，通过测控管一体化的工业控制网络，实现表面处理生产过程自动化和现场设备智能化。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：包括至少一个用于处理数据和发出控制信号的主站PLC，用于以太网通讯的工业交换机，用于存储数据或用户监控的上位机；
每个主站PLC所控制的下级单元包括：至少一个用于与主站通讯及控制现场设备的从站PLC，至少一个用于采集槽液液位和现场开关信号的远程I/O，用于控制电镀电源的电镀电源控制单元，用于车间内送风和排风的送排风机控制单元，用于加热槽液的加热系统控制单元，用于过滤槽液的过滤系统控制单元和用于控制槽液温度的温控表控制单元；
所述每个主站PLC通过TCP/IP协议与工业交换机连接；在每个主站PLC所控制的下级单元中，所述从站PLC和远程I/O分别通过Profibus-DP现场总线与主站PLC连接；所述电镀电源控制单元和送排风机控制单元分别与对应的从站PLC连接，所述加热系统控制单元和过滤系统控制单元分别与主站PLC连接；所述温控表控制单元通过RS-485网络与主站PLC连接。
本实用新型所述的控制系统根据现场和工艺结构布置分成线群控制，每个线群以一个主站PLC为控制核心，实现承上启下作用，一方面，将从站来的数据放到寄存区，通过PID运算处理后，发出信号控制设备启停，并将数据发送到上位机，在上位机上显示。另一方面，接收上位机发来的控制信号和数据，根据站号传输到对应从站中，实现工艺参数的修改和设备的远程控制。
所述每个主站PLC连接有用于显示和输入控制现场设备状态的触摸屏，所述触摸屏通过MPI协议与主站PLC连接；触摸屏可显示加热系统控制单元、过滤系统控制单元、电磁阀、水泵、电镀电源控制单元和送排风机控制单元的状态，并可对其输入控制。
所述主站PLC配置有用于RS-485通讯的串行通讯模块、用于TCP/IP通讯的以太网模块和用于远程I/O的ET200M模块。
所述从站PLC均配置有用于Profibus-DP通讯的EM277模块，其中与送排风机控制单元连接的从站PLC还配置有模拟量模块。所述送排风机控制单元通过从站PLC变频控制，在总风管上安装压力传感器，检测风管压力，根据总风管的压力和风速变化，通过变频器实现送排风风量的平衡调节，保证车间空气清洁和节约能源。
所述远程I/O安装在生产车间现场；所述温控表控制单元安装在生产车间现场，上述主站PLC可读取各个温控表控制单元的测量值和设定值，并将槽液的当前温度值和设定值在触摸屏和上位机中显示；同时根据主站PLC指令，将设定值从上位机传到温控表控制单元中，实现温控表控制单元的远程设定。
所述上位机包括数据存储终端和监控终端，采用数据存储终端/监控终端的连接模式，数据存储终端用于实现与主站PLC的无缝联接，采用WinCC组态软件对现场设备进行监控，监控终端通过ERP接口访问WinCC服务器数据库，实时显示设备的运行状态，动态显示各槽液的温度、电镀电源控制单元的电压和电流等参数，具有实时报警和提示功能，以及历史数据的查询和打印功能，实现数据的存取和监控。
与现有技术相比，该实用新型技术具有以下优点：
1、减轻工人的操作强度，提高生产效率。
2、系统结构严谨，层次分明，设备布线少，设备维护和扩容方便。
3、实现表面处理车间智能一体化控制，实现生产的柔性控制。
4、送排风机控制单元具有自动调节功能，根据车间生产实现恒压控制，节能减排效果显著。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示，根据生产线的功能和数量将生产线分成二个线群，分为一号主站PLC 3和二号主站PLC 4，每一个线群的主站PLC选用S7-315-2DP，每个线群的主站PLC所控制的下级单元类同。
在二号主站PLC 4所在线群中，该二号主站PLC 4带有二个通讯接口，其中一个用作MPI通讯，触摸屏41通过该口与二号主站PLC 4通讯，另外一个接口是DP口，是现场总线的通讯口，电镀电源控制单元48、远程I/O 46等从站与该口通讯，二号主站PLC 4根据实际点数预留一定点数余量，方便以后系统扩容。
水泵、加热系统控制单元43和过滤系统控制单元44等采用直接控制，由二号主站PLC 4处理，其中控制电路具有过载、短路保护的功能。
二号主站PLC 4中配置有一个西门子CP340串行通讯模块，与温控表控制单元42通过RS-485网络串行通讯，温控表控制单元42采用日本理化温度控制器CD901，实现各个槽液的温度远程控制。各个温控表控制单元42根据电镀槽的工艺，从前处理槽到下件，设置不同的站号，传输波特率为9600bit/s，停止位1位，数据位7位。一个CP340模块最多可以带32个温控表控制单元，超过32个温控表控制单元，就要增加CP340模块。在二号主站PLC 4中编写控制程序，每隔3秒读取各个温控表控制单元42的测量值和设定值，并将槽液的当前温度值和设定值在触摸屏48和上位机1中显示；同时根据二号主站PLC 4的指令，将设定值从上位机1传到温控表控制单元42中，实现温控表控制单元的远程设定。
各电镀电源控制单元48连接从站PLC 45，采用S7-224XP，带有EM277接口，与二号主站PLC 4通讯。可实时显示和记录通电时间、通电电压、通电电流等参数，并能实现远程设置电源参数，包括稳压稳流选择、电压设置或电流设置、软启动时间和运行时间等参数，并具备远程控制和就地控制功能。
整个车间送排风系统采用上送下抽方式，根据各槽的抽风量，算出总风量，对应三台送风机和三台排风机49，每台风机变频控制，与送排风机控制单元49连接的从站PLC 47采用西门子S7-226，配置模拟量模块和EM277通讯模块，通过Profibus-DP现场总线与主二号站PLC 4通讯，实现数据交换。在总风管上安装压力传感器，检测风管压力，根据总风管的压力和风速变化，通过变频器实现送排风风量的平衡调节，保证车间空气清洁和节约能源。
由于表面处理车间空间大，生产线现场到中控室控制回路多，为了避免铺设大量的控制线路，节省成本，同时考虑到以后设备维护的方便，所以针对一号主站PLC 3和二号主站PLC 4，采用西门子的ET200M模块将一部分I/O放置在距离中央控制室较远而控制点又比较集中的生产车间现场，通过西门子的Profibus-DP通讯协议形成远程I/O 46。
两个主站PLC都配置一个西门子CP343-1工业以太网处理器，传输速率可达到100Mbit/s，RJ45接口，可使二号主站PLC 4通过TCP/IP协议与工业交换机2相连，与上位机1实现高速数据通讯。
上位机1通过ERP接口与工业交换机2通讯，根据生产线的功能和用户的需求，采用多用户系统的数据存储终端/监控终端连接模式，其中一台上位机1作为数据存储终端11，实现PLC的无缝联接，另外二台上位机1以监控终端的方式，分别为监控终端A 12和监控终端B 13，读取数据存储终端11的数据，实现数据的存取和监控，可多人同时操作，提高生产效率。在数据存储终端和监控终端采用WinCC6.2版组态软件，实现对现场设备的监控，实时显示设备的运行状态，动态显示各槽液的温度、电镀电源控制单元48的电压和电流等参数，实时报警和提示功能，以及历史数据的查询和打印功能，方便设备的维护和管理。
一号主站PLC 3所在线群可根据实际需要，按照二号主站PLC 4所在线群所述的实施方案进行设置。
本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，如可以根据需要生产线的功能和数量，设置主站PLC的数量，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本实用新型目的。

Claims (6)

1.一种表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：包括至少一个用于处理数据和发出控制信号的主站PLC，用于以太网通讯的工业交换机，用于存储数据或用户监控的上位机；
每个主站PLC所控制的下级单元包括：至少一个用于与主站通讯及控制现场设备的从站PLC，至少一个用于采集槽液液位和现场开关信号的远程I/O，用于控制电镀电源的电镀电源控制单元，用于车间内送风和排风的送排风机控制单元，用于加热槽液的加热系统控制单元，用于过滤槽液的过滤系统控制单元和用于控制槽液温度的温控表控制单元；
所述每个主站PLC通过TCP/IP协议与工业交换机连接；在每个主站PLC所控制的下级单元中，所述从站PLC和远程I/O分别通过Profibus-DP现场总线与主站PLC连接；所述电镀电源控制单元和送排风机控制单元分别与对应的从站PLC连接，所述加热系统控制单元和过滤系统控制单元分别与主站PLC连接；所述温控表控制单元通过RS-485网络与主站PLC连接。
2.根据权利要求1所述的表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：所述每个主站PLC连接有用于显示和输入控制现场设备状态的触摸屏，所述触摸屏通过MPI协议与主站PLC连接。
3.根据权利要求1或2所述的表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：所述主站PLC配置有用于RS-485通讯的串行通讯模块、用于TCP/IP通讯的以太网模块和用于远程I/O的ET200M模块。
4.根据权利要求1所述的表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：所述从站PLC配置有用于Profibus-DP通讯的EM277模块。
5.根据权利要求4所述的表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：所述与送排风机控制单元连接的从站PLC还配置有模拟量模块。
6.根据权利要求1所述的表面处理生产线现场总线控制系统，其特征在于：所述远程I/O和温控表控制单元均安装在生产车间现场。 
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