摘 要：介紹了由西門子S7-300 PLC和工業(yè)PC機組成的熱浸鍍模擬試驗機計算機控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件組成，重點討論了應(yīng)用Win CC對設(shè)備的監(jiān)控功能。實踐表明，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)、機電工業(yè)、家用電器業(yè)等。特別是隨著冷軋機的發(fā)展，連續(xù)熱鍍鋅也得到迅速發(fā)展，多種連續(xù)熱鍍鋅機組不斷出現(xiàn)。為不斷改進生產(chǎn)技術(shù)滿足國民經(jīng)濟尤其是汽車工業(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)濟效益的目的[1]。因此熱鍍鋅工藝的模擬試驗裝置也越來越顯示出它的巨大的生命力和實用性。目前，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室研制開發(fā)了能夠解決上述問題的多功能熱浸鍍模擬試驗機，其自動控制系統(tǒng)采用西門子S7-300 PLC作為基礎(chǔ)自動化站，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)控軟件用于實時測量和數(shù)據(jù)采集，構(gòu)成監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)[2-8]，使實驗數(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 熱浸鍍模擬試驗機控制系統(tǒng)配置[/align] 　　上位機監(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（報警記錄）、Text Library（文本庫）及Report Designer（報表編輯器）等[9]。我們將Win CC應(yīng)用于熱浸鍍模擬試驗機的監(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 　　熱浸鍍模擬試驗機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監(jiān)控畫面減少了誤操作，保證了設(shè)備安全運行和可靠工作。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)或鍵盤方式進行，設(shè)備啟停由計算機實現(xiàn)集中控制，啟動之前需經(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 熱浸鍍模擬試驗機操作畫面[/align] 　　2.2顯示與報警提示 　　全部設(shè)備的運行狀態(tài)用不同的顏色來區(qū)分工作或停止?fàn)顟B(tài)。實驗過程的測控參數(shù)同時顯示于監(jiān)視畫面上，設(shè)計有多幅畫面來表示不同的實驗工序，可切換顯示流程中的總貌與局部。發(fā)生故障時，自動顯示報警對話框，并形成報警記錄供檢查和分析，同時報警燈頻閃提醒操作員需停機和排障。 　　2.3工藝參數(shù)測控 　　主要有溫度、位置、張力等模擬量的檢測和閉環(huán)控制，Win CC通過直接使用在STEP7中配置的變量表，實現(xiàn)在上位機中對測控參數(shù)的讀寫。 [align=center] 圖3 熱浸鍍模擬試驗機工藝參數(shù)畫面[/align] 　　2.4參數(shù)歷史紀(jì)錄 　　設(shè)計有順序記錄和周期記錄曲線，對重要的工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)保存，以便試生產(chǎn)調(diào)試、統(tǒng)計規(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算機，設(shè)計有開機密碼和系統(tǒng)運行保護，保證了整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和可靠運行。 3 系統(tǒng)特點 　?。?）選用Win CC進行設(shè)計開發(fā)的系統(tǒng)人機界面，保證了實驗過程的安全并且界面友好、操作靈活; 　　（2）生產(chǎn)運行中的主要工藝參數(shù)均有記錄、歸檔，測控參數(shù)可隨時查詢分析; 　?。?）監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計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)定運行; 　?。?）系統(tǒng)對熱浸鍍過程中的溫度、位置、張力進行了自動控制，穩(wěn)定了工藝流程，提高了處理能力，為進一步進行優(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)軟件實現(xiàn)PLC與上位機通信的方法簡單易行，降低了對操作員的要求，大大縮短了設(shè)計周期，系統(tǒng)繼承性較好;同時提高了勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動控制。 　?。?）系統(tǒng)為熱浸鍍模擬實驗機提供了一個多任務(wù)、多處理平臺的人機界面，實現(xiàn)了各個工序的可視化和多元化。 　?。?）系統(tǒng)對各種參數(shù)可以設(shè)定和修改，為實驗提供了可選擇性，使實驗多樣化。 　?。?）系統(tǒng)對鍍層金屬熔化、試樣裝卡、紅外線加熱爐加熱和試樣傳輸進行了自動控制，穩(wěn)定了工藝流程，改善了試驗質(zhì)量，提高了處理能力。 　?。?）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和報表打印功能可以將重要數(shù)據(jù)定時打印，便于實驗結(jié)果分析，可有效地發(fā)現(xiàn)實驗過程中存在的不足，為工藝的改進和充分發(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）自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J]，自動化與儀表，2001，16（4）：33-35