组态王在轮胎制造生产线的简单应用

组态王在轮胎制造生产线的简单应用

杨金承

（双钱集团（重庆）轮胎有限公司）

摘要：本文介绍了轮胎部件压出联动生产线设备中采用的过程控制和数据监控管理系统。重点介绍了组态王的人机界面，利用组态王强大功能，实现生产线的实时监控和生产过程可控化。

关键字：组态王；轮胎设备；PLC

1. 引言：

作为轮胎制造工序其中关键的一环----压出工序，主要是将胶料喂进挤出机头，从而挤出不同的半成品胶部件：胎面、胎侧/子口和三角胶条。经过辅线，压延机，喷淋冷却，裁断，最后到正常收取。整个一系列过程就是压出工序的流程。随着现在智能化、自动化形势的普及，压出设备也迎来了质的变化，由以往的单机运行控制，到全线自动联动控制，再到如今的信息化，网络化管理。

本文重点介绍了在压出设备中，由组态王为监控，西门子S7系列的PLC为平台的监控、管理系统，如何实现组态、调用、过程控制和数据管理的。

2. 系统各部分简介

2.1 组态王人机界面软件：

组态王，即组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

2.2 西门子PLC控制网络

西门子414-3DP CPU为核心的控制单元，远程ET200M分站，32位输入输出模块，331模拟量模块，整个通讯网络选用PROFIBUS-DP通讯、选取带有DDM4A5通讯方式的智能仪表。

3. 在压出线设备上的应用实现过程

3.1 总体方案设计

3.1.1 软硬件选型

压出线设备流程，由双（三）复合挤出机、接取装置、收缩辊道、连续称辊道、压延机、喷淋冷却装置、裁切（卷取）装置、收取辊道等部分组成。其中还包括温度控制、宽度检测、重量检测等功能。

本文介绍的胎面线采用的电气系统配置：以PLC作为控制单元，通过对变频器、直流调速器的速度控制，实现全线自动运转。选用西门子S7-400系列CPU（414-3DP）作为主控CPU，挤出机主电机选用Z4系列直流电机，驱动采用西门子6RA70系列直流调速器，联动线小功率变频驱动采用西门子MM440系列变频器。

工控计算机选用研华，操作系统使用Win-7，组态软件使用组态王6.53版本，仪表使用DDM4A5带通讯型。

3.1.2 通讯方式设计

各CPU、变频器、直流调速器、现场各远程站、仪表之间通过PROFIBUS-DP总线通讯，控制各段装置的动作，并读取实时速度温度、、压力、重量等；宽度数据通过BCD转换板转换成对应的8421码连接到输入模块。组态王人机界面通过PROFIBUS-DP通讯协议与PLC进行实时数据交换。

3.1.3 整个思路

PLC为核心的组态。在西门子PLC专用编程软件SIMATIC Manager STEP7的硬件组态界面可以直观地看到：有两条PROFIBUS网络，PROFIBUS(1)网络主要是连接整个回路的变频器、直流调速器；PROFIBUS(2)网络主要是现场的显示仪表和ET200M分站；控制层的搭建，实现了压出线运行控制的主要功能。MPI网络连接到工控机，能将PLC中的速度、电流、压力、温度、重量、宽度等现场实时数据收集并上传到人机界面。

3.2 构建人机界面

组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括 PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括 DDE、OPC 等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信（232/422/485）、 以太网、专用通信卡（如 CP5611）等。为了实现组态王和外部设备的实时数据通讯，必须在组态王的开发环境中对外部设备和相关变量加以定义。

组态王软件配置：组态王与西门子PLC进行MPI通讯，在设备→MPI里，新建设备，设备名称“SIEMENS”，连接方式是S7-400（S7），设备地址：2.2。

3.3 各个部分的监控画面

图3-1

3.3.1挤出机监控：主要是实时监控挤出机的运行参数，如转速、电流、压力、胶料温度。

3.3.2 生产线界面：显示生产线各部分运动单元状态。

3.3.3 温度控制：用于控制调整温控装置各部分的温度，上面显示设定温度值和实际温度值。

3.3.4 收取界面：监控自动收取装置状态，如：收取数量、规格、当前胶料规格、口型尺寸等。

3.3.5 报警显示：显示当前和历史报警内容，以日期为查询条件，查询报警数据库中报警。

3.4 组态王数据与PLC对应交换

3.4.1 数据库

数据库是“组态王软件”最核心的部分。在组态王监控画面运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心.

数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。数据词典中存放的是应用工程中定义的变量以及系统变量。变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和 I/O 变量两种。

3.4.2 建立数据链接

通过组态王目录下的数据库--数据词典，然后根据需要新建数据变量，如该项目中新建变量挤出机机内压力，命名为S_Ext1_press,变量类型选择I/O实数，连接设备选择“SIEMENS”，寄存器选择西门子PLC程序里对应的变量，读写属性根据需要选择读写、只读、只写。新建的S_Ext1_press在数据词典里对应了DB106.144。我们在对S_Ext1_press这个值进行操作时，也就是对DB106.144值进行操作。

3.4.3 画面数据链接

新建一个画面框，双击弹出动画链接，根据需要在对应的模拟值输出，模拟值输入前勾选。模拟值输出意思指该值需要显示出来，模拟值输入是指该值需要设定。点击模拟值输入，在表达式框内选择数据词典里对应的变量，输出格式根据需要选择小数点位数。

3.5 建立报警窗口

报警窗口是用来显示“组态王”系统中发生的报警和事件信息，报警窗口分：实时报警窗口和历史报警窗口。

新建一画面，名称为：报警和事件画面，类型为：覆盖式。 双击“报警窗口”对象，弹出报警窗口配置对话框.通用属性页设置窗口的名称、窗口的类型（实时报警窗口或历史报警窗口）、窗口显示属性以及日期和时间显示格式等。列属性页设置报警窗中显示的内容，包括：报警日期时间显示与否、报警变量名称显示与否、报警限值显示与否、报警类型显示与否。

4. 结束语

轮胎压出线生产中的过程控制和数据监控管理系统今后将得到越来越多的应用。本文介绍的系统，通过对大量现场数据按照用户的需要进行监控、采集、存储、查询、调用、分析、制表等数据库管理操作，为设备的使用维护人员掌握设备运行和故障情况，工艺技术人员对制品配方参数的提升优化等，都提供了强有力的技术支持，实现了生产过程可控化管理。

参考文献(References):

[1] 北京亚控科技发展有限公司 组态王6.53用户手册