CN209279697U - 一种适用于固化炉的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于固化炉的控制系统，该控制系统包括一级控制端、工控机、交换器、上位机和通讯端口，一级控制端和工控机的输入端和交换器的输出端电性连接，上位机和通讯端口的输出端和交换器的输入端电性连接。本实用新型中的控制系统的一级控制端涵盖多种类型的PLC控制端，采用上位机和通讯端口强大的网络功能可以满足整个工厂的集中控制。在编程过程中只需要调用所需要的程序块即可，可节省大量的编程时间。

Description

一种适用于固化炉的控制系统

技术领域

本实用新型涉及固化炉领域，具体而言，涉及一种适用于固化炉的控制系统。

背景技术

固化是指在电子行业及其它各种行业中，为了增强材料结合的应力而采用的零部件加热、树脂固化和烘干的生产工艺。实施固化的容器即为固化炉。在现有技术中，固化炉是航空复合材料制件主要生产设备，主要用于航空复合材料制件的固化，使用时通常制件铺放在模具的一面，然后装入真空袋中，施加压力到制件上使其紧贴在模具上，制件上的压力通过袋内抽真空而进一步被加强，因此，固化炉成型技术可以生产不同外形的复合材料产品。在航空复合材料的制备过程中由于内部温度、真空等要求更加严格，因此急需一种控制系统实现整个固化炉的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于固化炉的控制系统，其能够集中各种类型的PLC控制端，能够满足整个固化炉的控制，集中管理使用更加方便。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种适用于固化炉的控制系统，该控制系统包括一级控制端、工控机、交换器、上位机和通讯端口，一级控制端和工控机的输入端和交换器的输出端电性连接，上位机和通讯端口的输出端和交换器的输入端电性连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述一级控制端包括真空控制端、温度控制端和炉门控制端，真空控制端、温度控制端和炉门控制端的输入端分别连接交换器的输出端。

在本实用新型的较佳实施例中，上述控制系统还包括开关电源，开关电源和通讯端口电性连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通讯端口将数据寄存器中起始地址为200字节的数据读至通讯端口的的保存数据块中。

在本实用新型的较佳实施例中，上述一级控制端通过开放式用户协议TSEND_C/TRCV_C指令进行通信，一级控制端将各个保存数据块中的1-100字节的数据进行数据交互。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通讯端口还包括通讯控制端，通讯控制端和开关电源电性连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述通讯控制端完成对一级控制端的信息采集和整理后，将所有数据放入一个数据块中，通过通讯端口以Modbus-TCP通信协议作为服务器与上位机进行人机交互。

在本实用新型的较佳实施例中，上述上位机完成信号采集工作后，在通讯端口建立Modbus-TCP连接并访问通讯端口采集的数据。

在本实用新型的较佳实施例中，上述温度控制端包括加热单元、炉温检测单元，加热单元和炉温检测单元电性连接，上位机通过快速以太网和温度控制端连接，温度控制端通过现场总线和通讯端口、加热单元连接，固化炉的温度信号和压力信号通过通讯端口的输入模块进入到温度控制端，温度控制端输出的温度控制信号通过现场总线传输至加热单元。

在本实用新型的较佳实施例中，上述真空控制端包括真空执行单元和真空检测单元，真空执行单元和真空检测单元电性连接，真空执行单元通过现场总线和通讯端口和真空执行单元连接，固化炉内的真空信号通过通讯端口的输入模块进入到真空控制端，真空控制端输出的温度控制信号通过现场总线传输至真空执行单元。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型中的控制系统的一级控制端涵盖多种类型的PLC控制端，采用上位机和通讯端口强大的网络功能可以满足整个工厂的集中控制。在编程过程中只需要调用所需要的程序块即可，可节省大量的编程时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的控制系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例的西门子200SMART在参数块示意图；

图3为本实用新型实施例的西门子1500中配置参数块示意图；

图4为本实用新型实施例的西门子1200/300/400中配置参数示意图；

图5为本实用新型实施例的西门子1500通讯示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参见图1，本实施例提供一种适用于固化炉的控制系统，该控制系统包括一级控制端、工控机、交换器、上位机和通讯端口，一级控制端和工控机的输入端和交换器的输出端电性连接，上位机和通讯端口的输出端和交换器的输入端电性连接。

在本实施例中一级控制端包括真空控制端、温度控制端和炉门控制端，真空控制端、温度控制端和炉门控制端的输入端分别连接交换器的输出端。

在本实施例中控制系统还包括开关电源，开关电源和通讯端口电性连接。

在本实施例中通讯端口将数据寄存器中起始地址为200字节的数据读至通讯端口的的保存数据块中。

在本实施例中一级控制端通过开放式用户协议TSEND_C/TRCV_C指令进行通信，一级控制端将各个保存数据块中的1-100字节的数据进行数据交互。

在本实施例中通讯端口还包括通讯控制端，通讯控制端和开关电源电性连接。

在本实施例中通讯控制端完成对一级控制端的信息采集和整理后，将所有数据放入一个数据块中，通过通讯端口以Modbus-TCP通信协议作为服务器与上位机进行人机交互。

在本实施例中上位机完成信号采集工作后，在通讯端口建立Modbus-TCP连接并访问通讯端口采集的数据。

在本实施例中温度控制端包括加热单元、炉温检测单元，加热单元和炉温检测单元电性连接，上位机通过快速以太网和温度控制端连接，温度控制端通过现场总线和通讯端口、加热单元连接，固化炉的温度信号和压力信号通过通讯端口的输入模块进入到温度控制端，温度控制端输出的温度控制信号通过现场总线传输至加热单元。

在本实施例中真空控制端包括真空执行单元和真空检测单元，真空执行单元和真空检测单元电性连接，真空执行单元通过现场总线和通讯端口和真空执行单元连接，固化炉内的真空信号通过通讯端口的输入模块进入到真空控制端，真空控制端输出的温度控制信号通过现场总线传输至真空执行单元。

本实用新型中的控制系统的一级控制端涵盖多种类型的PLC控制端，采用上位机和通讯端口强大的网络功能可以满足整个工厂的集中控制。在编程过程中只需要调用所需要的程序块即可，可节省大量的编程时间。

第二实施例

更为具体的，集中控制系统通过一台Siemens S7-1500 PLC作为固化炉控制系统的通信主站，将采用Siemens S7-200SMARTPLC、S7-1200PLC、S7-1500、S7-300/400等系列若干个控制系统的控制命令、数据等通过不同的通信协议进行读取与写入。然后同时将该Siemens S7-1500 PLC作为通信从站，将所收集的各个控制系统的数据通过标准MODBUS-TCP协议打包发送给上位机人机交互软件组态王。用户通过操作组态王软件即可实现集中监控固化炉。

Siemens S7-1500 PLC系列PLC具有如下特点：各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务；简单实用的分布式结构和通用的网络能力，使得应用十分灵活；无风扇设计的结构，使用户的维护更加简便；当控制任务增加时，可自由扩展；大量的集成功能使它功能非常强劲；强大的通信功能，能实现多个设备不同通信协议的实时互联。

上位机人机交互软件组态王具有如下特点：变量导入导出及自动创建变量功能，方便变量定义和修改，大量节省开发时间；可视化操作界面，真彩显示图形，支持渐进色，并有丰富的图库以及动画连接；无与伦比的动画和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能；强大的脚本语言处理，能够帮助您实现复杂的逻辑操作和与决策处理；强大的分布式报警、事件处理，支持分布式报警和历史数据存储；方便的配方处理功能；全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布及数据库数据的发布；灵活实用的报表功能，支持向导式报表快速建立班、日、周、月和年报表；支持工业库和关系数据库接口；支持多功能趋势曲线；支持OCX控件的全新web发布。

设备总体架构：其包括如下电器元件：路由器、开关电源24V、1500系列通信模块、工业计算机等。

西门子1500PLC通过开关电源供电，通过网线将所有设备及工业计算机接入路由器中形成一个小型局域网。重新分配各个PLC IP的IP地址，保证局域网中所有设备在同一网段中并且IP地址不重复。通过西门子博途软件对1500进行通信编程，不同PLC的通信使用不同通信协议进行连接。

对于Siemens 200SMART来说，通过西门子S7通信协议PUT/GET指令进行通信。在Siemens 1500中配置PUT/GET参数块如图1。

图2为GET块的配置，作用是将SMART中以V3500.0数据寄存器为起始地址的200字节的数据读取至Siemens 1500中编号为31的数据块中保存。

对于Siemens 1200/300/400来说，通过西门子S7开放式用户协议TSEND_C/TRCV_C指令进行通信。在Siemens 1500中配置参数块如图3。

在Siemens1200/300/400中配置参数如图4。上述功能为将Siemens 1500的编号为11的数据块中以地址0开始的100字节的数据与Siemens 1200的编号为11的数据块中以地址0开始的前100字节的数据交互。

Siemens 1500与其他品牌的PLC也可进行数据的读取和写入。只需要其他PLC支持如Modbus-TCP、Modbus-RTU等国际标准通信协议。

Siemens 1500完成对所控制的设备采集和整理后，将所有数据放入一个数据块中，通过1500通信模块以Modbus-TCP通信协议作为服务器与上位机人机交互软件组态王进行通信。

请参见图5，完成上述工作后，在上位机组态王软件中建立Modbus-TCP连接后即可访问到Siemens 1500所采集的数据。

综上所述，该方案涵盖市场上高中低端主流PLC，Siemens 1500强大的网络功能可以满足整个工厂的集中控制。Siemens品牌PLC在自动化控制领域运用广泛，采用Siemens1500系列因为其具有标准的通信协议块，在编程过程中只需要调用所需要的程序块即可。可节省大量的编程时间。Siemens 1500除了西门子自身标准S7协议以外还有很多国际通用的通讯协议块，市场上大多数主流PLC也支持诸多国际通用协议中的一种或多种，因此Siemens 1500作为通讯中枢可以更有效率解决不同品牌间PLC通讯问题。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本实用新型的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本实用新型的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括一级控制端、工控机、交换器、上位机和通讯端口，所述一级控制端和所述工控机的输入端和所述交换器的输出端电性连接，所述上位机和所述通讯端口的输出端和所述交换器的输入端电性连接，所述一级控制端包括真空控制端、温度控制端和炉门控制端，所述真空控制端、所述温度控制端和所述炉门控制端的输入端分别连接所述交换器的输出端。

2.根据权利要求1所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括开关电源，所述开关电源和所述通讯端口电性连接。

3.根据权利要求1所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述通讯端口将数据寄存器中起始地址为200字节的数据读至所述通讯端口的保存数据块中。

4.根据权利要求1所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述一级控制端将各个保存数据块中的1-100字节的数据进行数据交互。

5.根据权利要求2所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述通讯端口还包括通讯控制端，所述通讯控制端和所述开关电源电性连接。

6.根据权利要求1所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述上位机完成信号采集工作后，在所述通讯端口建立Modbus-TCP连接并访问所述通讯端口采集的数据。

7.根据权利要求1所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述温度控制端包括加热单元、炉温检测单元，所述加热单元和所述炉温检测单元电性连接，所述上位机通过快速以太网和所述温度控制端连接，所述温度控制端通过现场总线和所述通讯端口、所述加热单元连接，所述固化炉的温度信号和压力信号通过所述通讯端口的输入模块进入到所述温度控制端，所述温度控制端输出的温度控制信号通过现场总线传输至所述加热单元。

8.根据权利要求1所述的适用于固化炉的控制系统，其特征在于，所述真空控制端包括真空执行单元和真空检测单元，所述真空执行单元和所述真空检测单元电性连接，所述真空执行单元通过现场总线和所述通讯端口和所述真空执行单元连接，所述固化炉内的真空信号通过所述通讯端口的输入模块进入到所述真空控制端，所述真空控制端输出的温度控制信号通过现场总线传输至所述真空执行单元。