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1、概述
邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司冷軋廠酸軋生產(chǎn)線設(shè)備控制采用西門子公司的PCS7 6.0系統(tǒng)進(jìn)行編程，并且應(yīng)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(jié)構(gòu)清晰，控制模塊功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上所有設(shè)備的功能控制，經(jīng)過(guò)編譯傳送到HMI（人機(jī)界面），可提供豐富的運(yùn)行診斷信息，方便維護(hù)管理。
2、基本概念
2．1功能模塊
為實(shí)現(xiàn)模板化編程，PCS7 6.0 編程數(shù)據(jù)庫(kù)中，主要提供了兩大類的功能模塊。
1．主驅(qū)動(dòng)功能塊，包括：
（1） FB_1D1V（單個(gè)方向單種速度）
（2） FB_2D1V（兩個(gè)方向單種速度）
（3） FB_2D2V（兩個(gè)方向兩種速度） 其通用內(nèi)外部結(jié)構(gòu)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(shí)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(jìn)制定位功能塊）
（6） FB_MUX （多路設(shè)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(dòng)控制功能塊）
2．2基本控制模板
應(yīng)用上述功能模塊，可以在PCS7 6.0 提供的CFC（Continue Function Chart）編程環(huán)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(shè)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(zhì)系統(tǒng)的泵、電機(jī)等設(shè)備。
2． 二方向一速度設(shè)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(dòng)閥、雙向液壓閥及兩方向單速度的電機(jī)設(shè)備。
3． 二方向二速度設(shè)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(wú)極變速等復(fù)雜設(shè)備。
其中FB_DIAG用來(lái)診斷控制設(shè)備的各種運(yùn)行條件，該模塊中的文本描述可用于快速查找故障。通過(guò)這三種主要控制模板，我們就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種單體設(shè)備的邏輯功能控制。
3、編程技巧
首先依據(jù)設(shè)備功能描述，利用基本控制模板在FC（Function Chart）中編制具體的聯(lián)鎖條件及命令。如將設(shè)備的急停、仿真、HMI操作使能、模式選擇、運(yùn)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(yīng)的DB（Data Block）中。對(duì)于所有設(shè)備DB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都完全一致，不同的輸入、輸出地址和邏輯關(guān)系通過(guò)相應(yīng)的FC寫入相應(yīng)的DB。例如一個(gè)電機(jī)，用FC1000編程并將信息寫入DB1000就可實(shí)現(xiàn)對(duì)此設(shè)備的控制。
其次通過(guò)在CFC相應(yīng)的控制模板中調(diào)用執(zhí)行FC，然后打開DB，如圖：
所引用的控制模板中主驅(qū)動(dòng)功能塊及附加功能塊就可得到所有記錄于DB中的相關(guān)信息。經(jīng)過(guò)控制模板中各功能塊的協(xié)調(diào)工作，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作命令及處于什么模式并寫入本設(shè)備DB的相應(yīng)地址，在FC循環(huán)執(zhí)行過(guò)程中輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。
最后通過(guò)CFC編譯及傳送，在HMI（人機(jī)界面）形成可視及操作控制面板，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備監(jiān)控、操作、診斷、運(yùn)行時(shí)間記錄等。
4、實(shí)際編程舉例
下面介紹一個(gè)帶定位控制功能的控制模板是如何實(shí)現(xiàn)其功能的。此種控制模板主要用于兩個(gè)方向帶多個(gè)停止設(shè)定位置的復(fù)雜控制。通過(guò)使用FB_POSAREA功能塊還可給出設(shè)備當(dāng)前所處位置信息用于其他功能，如圖：
執(zhí)行相應(yīng)設(shè)備的FC，在FC里根據(jù)設(shè)備功能將需要定位的點(diǎn)的距離寫入DB的SETPOINT里，同時(shí)實(shí)時(shí)地通過(guò)編碼器采集設(shè)備的實(shí)際位置，寫入DB的ACT_POS里。這些數(shù)據(jù)都連接到FB_POS塊上，當(dāng)有POS_START（開始定位）命令時(shí)，F(xiàn)B_POS就根據(jù)實(shí)際位置與設(shè)定值大小判斷設(shè)備該向哪個(gè)方向動(dòng)，何時(shí)停止，并通過(guò)Cross_connection結(jié)構(gòu)通知FB_2D2V產(chǎn)生1方向、2方向或停止命令送到FB_MUX，同時(shí)它還根據(jù)兩者之間的差值大小計(jì)算出一個(gè)不斷變化的速度值送到FB_MUX,FB_MUX在得到POS_START和FB_2D2V來(lái)的命令后就會(huì)以一定的斜率將速度值按正或負(fù)輸出，可直接控制比例閥，也可作為速度設(shè)定值輸出給FB_MADR，F(xiàn)B_2D2V通過(guò)Cross_connection 結(jié)構(gòu)中包含的CO_1S等命令啟動(dòng)傳動(dòng)按照設(shè)定速度運(yùn)行相應(yīng)的變頻電機(jī)。等到FB_POS比較實(shí)際位置與設(shè)定值相同時(shí)就發(fā)出C_STOP信息，F(xiàn)B_2D2V發(fā)出OFF命令，F(xiàn)B_MUX輸出零，設(shè)備停止運(yùn)行，完成定位。當(dāng)控制設(shè)備不進(jìn)行定位，只以兩種速度運(yùn)行至最大或最小極限位置時(shí)，則不需要從FC產(chǎn)生POS_START命令，而直接由FB_2D2V功能塊依據(jù)運(yùn)行條件及聯(lián)鎖命令發(fā)出相應(yīng)的CO_1S、CO_1F等其中一個(gè)信號(hào)至FB_MUX功能塊，F(xiàn)B_MUX塊根據(jù)此信號(hào)從SPEED SELECT參數(shù)中選擇對(duì)應(yīng)的速度輸出到相應(yīng)的設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)控制。
5、結(jié)束語(yǔ)
西門子PCS7 6.0系統(tǒng)提供的這種模板化編程方法功能強(qiáng)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(yīng)用于邯鋼冷軋廠酸軋生產(chǎn)線。相信這種先進(jìn)的編程方法會(huì)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)電氣自動(dòng)化控制，學(xué)習(xí)和掌握這種編程方法具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)