1、概述
邯鄲鋼鐵集團公司冷軋廠酸軋生產線設備控制采用西門子公司的PCS7 6.0系統進行編程,并且應用最新的模板化編程方法,這種編程方法易于介入,編制程序結構清晰,控制模塊功能強大,可實現生產線上所有設備的功能控制,經過編譯傳送到HMI(人機界面),可提供豐富的運行診斷信息,方便維護管理。
2、基本概念
2.1功能模塊
為實現模板化編程,PCS7 6.0 編程數據庫中,主要提供了兩大類的功能模塊。
1.主驅動功能塊,包括:
(1) FB_1D1V(單個方向單種速度)
(2) FB_2D1V(兩個方向單種速度)
(3) FB_2D2V(兩個方向兩種速度) 其通用內外部結構如下:
2.附加功能塊,主要包括:
(1) FB_DIAG(診斷功能塊)
(2) FB_OPH (操作時間功能塊)
(3) FB_OPMO(操作模式功能塊)
(4) FB_POS (模擬定位功能塊)
(5) FB_POS_B(二進制定位功能塊)
(6) FB_MUX (多路設定速度選擇功能塊)
(7) FB_POSAREA(定位位置輸出功能塊)
(8) FB_MADR(傳動控制功能塊)
2.2基本控制模板
應用上述功能模塊,可以在PCS7 6.0 提供的CFC(Continue Function Chart)編程環境中編制基本的控制模板,基本的控制模板有如下三大類:
1. 一方向一速度設備控制模板:
該控制模板主要采用FB_1D1V、FB_OPH、FB_OPMO、FB_DIAG四種功能模塊連接組成。通常用于控制介質系統的泵、電機等設備。
2. 二方向一速度設備控制模板:
該控制模板主要采用FB_2D1V、FB_OPMO(或FB_POS_B)、FB_DIAG三種功能模塊連接組成。通常用于控制雙向氣動閥、雙向液壓閥及兩方向單速度的電機設備。
3. 二方向二速度設備控制模板:
該控制模板主要采用FB_2D2V、FB_POS、FB_MUX、FB_DIAG四種功能模塊連接組成。通常用于控制兩方向兩速度或兩方向無極變速等復雜設備。
其中FB_DIAG用來診斷控制設備的各種運行條件,該模塊中的文本描述可用于快速查找故障。通過這三種主要控制模板,我們就能夠實現對各種單體設備的邏輯功能控制。
3、編程技巧
首先依據設備功能描述,利用基本控制模板在FC(Function Chart)中編制具體的聯鎖條件及命令。如將設備的急停、仿真、HMI操作使能、模式選擇、運行條件命令等信息及控制邏輯組織編輯完成,并存放于相應的DB(Data Block)中。對于所有設備DB的數據結構都完全一致,不同的輸入、輸出地址和邏輯關系通過相應的FC寫入相應的DB。例如一個電機,用FC1000編程并將信息寫入DB1000就可實現對此設備的控制。
其次通過在CFC相應的控制模板中調用執行FC,然后打開DB,如圖:
所引用的控制模板中主驅動功能塊及附加功能塊就可得到所有記錄于DB中的相關信息。經過控制模板中各功能塊的協調工作,產生相應的動作命令及處于什么模式并寫入本設備DB的相應地址,在FC循環執行過程中輸出到執行機構,從而實現對設備的控制。
最后通過CFC編譯及傳送,在HMI(人機界面)形成可視及操作控制面板,實現對設備監控、操作、診斷、運行時間記錄等。
4、實際編程舉例
下面介紹一個帶定位控制功能的控制模板是如何實現其功能的。此種控制模板主要用于兩個方向帶多個停止設定位置的復雜控制。通過使用FB_POSAREA功能塊還可給出設備當前所處位置信息用于其他功能,如圖:
執行相應設備的FC,在FC里根據設備功能將需要定位的點的距離寫入DB的SETPOINT里,同時實時地通過編碼器采集設備的實際位置,寫入DB的ACT_POS里。這些數據都連接到FB_POS塊上,當有POS_START(開始定位)命令時,FB_POS就根據實際位置與設定值大小判斷設備該向哪個方向動,何時停止,并通過Cross_connection結構通知FB_2D2V產生1方向、2方向或停止命令送到FB_MUX,同時它還根據兩者之間的差值大小計算出一個不斷變化的速度值送到FB_MUX,FB_MUX在得到POS_START和FB_2D2V來的命令后就會以一定的斜率將速度值按正或負輸出,可直接控制比例閥,也可作為速度設定值輸出給FB_MADR,FB_2D2V通過Cross_connection 結構中包含的CO_1S等命令啟動傳動按照設定速度運行相應的變頻電機。等到FB_POS比較實際位置與設定值相同時就發出C_STOP信息,FB_2D2V發出OFF命令,FB_MUX輸出零,設備停止運行,完成定位。當控制設備不進行定位,只以兩種速度運行至最大或最小極限位置時,則不需要從FC產生POS_START命令,而直接由FB_2D2V功能塊依據運行條件及聯鎖命令發出相應的CO_1S、CO_1F等其中一個信號至FB_MUX功能塊,FB_MUX塊根據此信號從SPEED SELECT參數中選擇對應的速度輸出到相應的設備,即可實現控制。
5、結束語
西門子PCS7 6.0系統提供的這種模板化編程方法功能強大,程序易懂,診斷信息豐富,便于查找故障。該編程方法已成功應用于邯鋼冷軋廠酸軋生產線。相信這種先進的編程方法會越來越廣泛的應用于工業電氣自動化控制,學習和掌握這種編程方法具有非常現實的意義。