可逆冷轧机PLC300监控系统应用设计.pdf

可逆冷轧机 PLC-300 监控系统应用设计 摘要 随着工业的进展，对冷轧板带生产也提出了更高的要求，进一步增进了冷轧自动控制技术的进展。只有通太高水平的自动控制系统才能够取得高质量的成品带钢，保证板带生产的高效率、高效益、高质量和低功耗自动化技术一直对轧制技术的进展起着相当重要的作用。近代轧制技术的进步,往往是引入自动控制新技术的直接结果，另一方面正是轧制技术进步对自动控制不断提出新的需求,推动着自动化技术的进步，二者已密不可分。本课题介绍了由西门子S7-300PLC和工业PC机组成的四辊可逆冷轧系统的硬件配置和软件组成，本课题结合本校的轧钢实验室，通过监控系统的应用设计，从而对可逆冷轧机的进程控制、数据报表、报警等实施监控。本课题采用了西门子公司的工业控制组态软件WinCC，设计开发了数据收集和实时监控系统，监控界面画面直观、操作简便、故障处置和报警功能完善，大大减轻了控制操作和系统保护的工作量。同时，在监控系统中增设了控制功能，作为系统的备选控制方式，使系统具有较高的靠得住性。关键词：可逆冷轧机，PLC-300，监控，Wincc Reversible cold-rolling mill PLC-300 supervisory system application design Abstract With the development of industry,the production of cold-rolled plate and strip are also put forward higher requirements,which further promote the development of automatic control technology of cold-rolled.Only a high level of automatic control system will be able to access high-quality finished steel strip,the automation technology which ensure plate and strip production efficient and cost-effective,high-quality and low-power has always played a vital role in the development of rolling technology.Modern rolling technology progress,is often caused by a direct result of new technologies.On the other hand,it is just the consistent new demand to the automatic control by rolling technology progress that promote the progress of the automation technology,the two have been inseparable.This topic introduces the hardware disposition and software composition of four roller reversible cold rolling system which is composed by Simens S7-300PLC and industry PC machine,this topic unifies the steel rolling laboratory of our school,through theapplication design supervisory system,thus to monitor the reversible cold-rolling mill process control,the data report form,and reports to the police and so on.This topic uses Siemenss industry control configuration software WinCC,the design has developed the data acquisition and the real-time monitoring system,the monitoring contact surface picture is viewed directly,and operated simple,and the breakdown processes and reports function to the police is almost perfect,greatly reduced the work load of the control operation and the system maintenance.At the same time,the control function which is additionally built in the supervisory system,as the alternative control mode of the system,enables the system to have the high reliability.Key words:Reversiblecold rolling mill,PLC-300,Monitoring,WinCC 目 录 1 绪论.1 课题研究的背景.1 国内外发展的现状及展望.1 本课题主要研究的内容及设计步骤.2 2 监控系统功能描述与开发方案.4 监控系统功能图.4 监控系统的描述.6 监控系统开发方案.7 3 监控系统硬件设计方案.12 上位机硬件配置设计.12 下位机硬件配置设计.12 3.2.1 PLC 模块配置设计.12 6RA24 系列直流调速装置.13 4 监控系统软件组态和程序设计.15 PLC 控制系统软件设计方案.15 4.1.1 软件开发平台 STEP7.15 4.1.2 PLC 控制程序设计.17 控制系统监控软件设计.17 4.2.1 工业组态软件 WinCC.18 4.2.2 监控系统功能描述.19 致 谢.21 参考文献.22 附录 A.23 PLC system in rolling mill production line fault diagnosis research 23 附录 B.27 1 绪论 课题研究的背景 随着工业的进展，对薄板质量要求愈来愈高，产量要求愈来愈大，对冷轧板带生产也提出了更高的要求，进一步增进了冷轧生产技术的进展。主要特点表此刻卷重加大、轧速提高、机架数增加、快速换辊、液压装置、自动控制等几个方面。在此形势下，发达国家传统工作所面临的竟争超级激烈，利润愈来愈低，国外现代技术进展的最直接目的是降低本钱，能够降低本钱的技术就有生命力。因此，当前轧钢进程的主要动向是开发以节约能源、节省劳动力、提高产品质量为目标的自动化技术。通过普遍利用运算机，安装高精度，高响应的传感器与控制器，不断改良轧机及其传动电机的性能，加上控制理论与轧制理论的进步及其数学模型的具体完善和实施，提高自动控制技术，品质管理技术，工程管理技术的水平，才能生产出高质量、多品种的钢材制品。因此，轧钢进程的自动化，高精度化的重要性就显而易见了。在轧制速度愈来愈高，产品范围愈来愈大，质量要求愈来愈严格的情形下，轧机自动控制系统的功能及其检测仪表的性能，必需进一步提高和完善，才能与之相适应。比如:速度的自动控制、厚度的自动控制、张力的自动控制和板形的自动控制等。通太高水平的自动控制系统能够保证生产的高效率、高效益、高质量和低功耗。冷轧机的自动控制是一种复杂的机电工艺的综合控制系统，变量较多，参数转变快，而且彼此彼此影响，彼此制约，为取得高质量的成品带钢(厚度误差 5um)，必需设有相应的自动控制系统。这一系列的自动控制系统包括：带钢张力自动控制系统(ATC)，主传动的速度自动控制系统(ASC)，带钢厚度自动控制系统(AGC)等等。通过这些大体的控制系统就可以够提高产量和产品的质量，改善系统的进程稳固性，减少意外事故的发生等。与此同时，随着工业生产的进展，上述的大体控制系统也将不断更新、进展和完善。国内外发展的现状及展望 一、轧制自动化的现状 自上世纪电机普遍用于轧钢机传动以来，自动化技术一直对轧制技术的进展起着相当重要的作用。近代轧制技术的进步，往往是引入自动控制新技术的直接结果另一方面,正是轧制技术进步对自动控制不断提出新的需求，推动着自动化技术的进步，二者已可分。现代轧制进程控制具有多变量、强藕合、深度非线性和快速性等特点,控制精度要求高(冷轧带钢厚度精度达 2um)，响应速度要求快(AGC 液压缸控制周期要求在毫秒级内完成)。作为最为复杂的工业控制进程之一,现代连轧机组的控制一直在引导着自动控制技术进展的潮流，1960 年代将电子运算机应用于大规模工业控制的第一个成功的例子，就是对连轧机组的控制。1990 年代人工智能，在轧制领域中成功应用,为轧制自动化树立了一个新的里程碑。二、轧制自动化的展望 轧制自动化的进展最新成绩是人工智能在轧制中的应用。专家系统、神经网络、模糊逻辑与模糊控制，已经成功地运用解决轧制力预报、厚度误差诊断、板形板厚控制、组织性能预报、直至板坯管理、板卷运输等各类问题。智能轧制技术的不断成熟，将在加倍广漠的范围内取代轧钢操作者乃至技术人员的脑力劳动，使轧制进程在智能运算机的控制之下，变得加倍精准、完善和伶俐。轧制自动化的进展为轧制技术的进步起到了庞大的推动作用。目前提高轧制进程的产量和改善产品质量的主要手腕，仍然离不开自动控制技术的进步。尽力提高轧制自动化的水平，掌握先进的自动控制技术，用信息技术进展的最新功效来改造和武装轧钢那个传统产业，是广大轧钢工作者的一项重要任务1。本课题主要研究的内容及设计步骤 本课题研究的主要内容是四辊可逆冷轧实验机控制系统中的核心部份，由PLC和上位机组成的运算机实时监视与控制系统的开发。需要完成控制系统软硬件的配置，电气系统的完善、布线及连接，控制思想的分析，上位机系统数据收集、监控功能，和由上位机和PLC一路完成的系统控制功能，从而实现四辊可逆冷轧实验机的正反向轧制、单动、联动、自动、正反向冲动的控制及轧辊和左右卷曲机的线速度、电动机电流、电压、扭矩等的显示功能，同时对各类静、动态控制数据、轧制工艺参数及信息进行实时收集和记录。本课题的内容可分为一下5点：一、参数设计。二、系统的硬件配置。3、控制系统布线连接。4、数据收集和实时监控系统的开发。五、系统的控制网络和通信赖务的设计与实现。第一，肯定系统要实现的功能，对控制参数及其控制进程作出详细的设计。然后按照所设定的控制参数进行控制系统的硬件设计，对上位机和PLC模块进行硬件配置。然后按照己经完成的系统原理图绘制出相应的系统布线图，并据其完成系统的布线及连接。接下来，利用SIEMENS MONITOR软件对6RA24中的控制字和状态字进行设置，选定系统需要反馈的参数及其地址，并将其导入S7-300PLC中。最后，通过STEP7软件对S7-300PLC进行编程，利用对不同的功能块的编制，实现对冷轧机正反向轧制、单动、联动、自动、正反向冲动及轧制速度的控制。同时，以WinCC软件为平台成立实时数据收集及监控系统，通过对WinCC程序的编制，实现对各类静、动态控制数据与轧制工艺参数及信息的实时收集和记录，并在监控系统中以软件的方式实现对轧机的控制。2 监控系统功能描述与开发方案 监控系统功能图 可逆冷轧机 PCL300 监控系统功能能够分为以下几方面：进程控制、数据报表、运行状态监视、报警、打印、按时显示。如图所示。图 2.1 监控系统功能图 四棍可逆冷轧机监控系统上位机各功能描述 1 进程控制 进程控制系统一般是指工业生产进程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成份、粘度、湿度、PH（酸碱度或氢离子浓度）等如此一些进程变量的系统。进程控制的特点：1 持续生产进程的自动控制。2 进程控制系统由进程检测、控制仪表组成。3 被控进程是多种多样的、非电量的。4 进程控制的控制进程多属慢进程，而且多半为参量控制。5 进程控制方案十分丰硕。6 定值控制时进程控制的一种常常利用形式。本论文进程控制分为：1)速度控制 2)厚度控制 3)张力控制 4)电枢电流自动控制 5)励磁电流控制 6)压下位置控制 2 运行状态监视及控制 提供了含有控制点的工艺流程图画面，将工艺流程、控制方案、报警显示、操作集中为一体，模拟现场真实情形，为操作人员提供友好的人机界面。操作人员能够及时了解到现场运行状态，并可对生产进程进行控制和调节，以保证明验、生产的安全、靠得住和高效。系统具有CP/PC控制方式选择旋钮，能够在操作台控制和运算机控制两种控制方式间进行选择。运算机控制方式主要依托WINCC软件组态在上位机监控系统中实现，该控制方式除能够实现操作台控制方式的所有功能外，还能够直接设定各个直流电机的速度，使控制进程加倍简便。3 数据报表 报表设计器允许用户快速组态所监视进程的报表。WINCC报表若是是图形的，则打印成图形文件，若是是文本的，则打印成文本文件。这种方式，允许动态地将文本和图形放在同一个报表中。报表数据按照其数据源的不同，分为运行数据和组态数据。运行数据是报表和变量存档档案库中的数据，组态数据从各编辑器的组态设置中取得。每一个报表都包括布局和打印作业。布局在报表设计编辑器中进行设计，它决定报表的样式和所包括的数据是什么，打印作业决定报表按什么时刻表进行打印，和打印的数据范围是什么。报表也能够打印到一个文件中去。数据查询可对生产数据的历史值进行查询，历史数据之间的时刻距离为10分钟。数据查询画面以列表的形式显示多个数据一段时刻内的所有历史值。4 报警 WINCC 具有综合报警管理功能，可及时地将实验及生产进程的非正常和系统运行的异样情形及时通知操作员。系统实时监控各电气参数、工艺参数，一旦出现故障及时报警，报警画面显示报警记录，以帮忙操作人员及早发觉危机情形并能减少和避免停机，保证明验、生产进程的平稳进行。5 打印 能够实现报警记录打印，对出现的报警记录情形进行打印，以保证工作人员的分析。报表打印，把当日的工作生产情形以报表的形式打印出来。屏幕打印，把报表在屏幕上打印出来。6 按时显示 可对实际实验、生产数据的最近一段时刻的转变趋势用曲线或表格表示出来，以使操作员对这些数据的进展转变有所了解，并可帮忙操作员分析实验、生产进程的运行情形。监控系统的描述 结合我校实验室选用西门子 S7300PLC 作为控制运算机，控制 6RA24 系列直流调速器，以WinCC 软件平台为基础的监控系统，系统中配备了用于实时测量和数据收集、分析的实验用运算机，成立了监控和数据收集(SCADA)系统，保证收集的数据更为准确。系统的工作原理：四辊可逆冷轧机轧制系统机械结构简图，如图所示 图 四辊可逆冷轧机结构简图 该轧机具有两个小直径工作辊和两个直径较大的支承辊，采用直流电机驱动，轧件在两工作辊间往复轧制。它集中了二辊和三辊劳特轧机的长处，既降低了轧制压力，又大大增强了轧机刚性，而且生产灵活，轧制的产品范围广，故适用于轧制各类尺寸规格的中厚板，尤其是轧制宽度较宽，精度和板形要求较严格的中厚板，更离不开它。监控系统开发方案 监控系统组成：四辊可逆冷轧实验机控制系统的组成如图。该系统以 PLC 为主站，通过 PROFIBUS-DP 总线对三个从站 6RA24 进行控制，实现对左右卷取电机和轧制电机的控制，其测试参数(速度、电流、电压)可通过 6RA24 经 PROFIBUS 总线传递给监控设备。S7-300 PLC 完成所有逻辑控制、轧机运行速度控制、卷取张力控制、轧机运行状态和数据指示等功能。工业 PC 为监控/编程运算机，在工业 PC 上实现对 PLC 的程序编制和调试，并能够通过 WinCC 监控软件包实现对轧制进程数据的实时监控，主传动、卷取、点动压下均由 6RA24 直流调速器控制。图 轧机控制系统配置 进程控制分为：1 速度控制：在电力拖动控制系统中，能够通过如下三种方式达到调速的目的：(1)改变串入电枢回路中的电阻(2)改变加于电枢回路的端电压(3)改变励磁电流来改变磁通 在此三种调速方式中，改变电枢电压调速的方式具有很多长处，应用比较普遍，所以采用该种调速方式。采用该方式调速时，电动机的机械特性曲线只是平行得上下移动而不改变其斜率，因此调速时，电动机机械性的硬度不变，如图所示。而且当端电压持续转变时，转速的转变也是持续的，能够实现无极调速。本系统正是采用改变加于电枢回路的端电压的方式来调节三台直流电机速度的2。n1n2nA0A1A2U1U2UNT0UNU1U2n=f(TL)n=f(Te)n0 图 改变电枢电压调速 系统中加速和减速的斜率也由操作者设定。在加减速的初始刹时和抵达目标 值刹时系统自动按照设定参数减少给定斜率，以保证系统的稳固运行。系统还按照轧制速度的转变对左右卷曲机提供补偿信号，使主轧机的速度转变和左右张力转变协调，减少张力波动，提高轧制精度。2 张力控制：为了提高轧制精度，需减少板材张力的波动。如有张力有波动，不仅直接影响板材的变形，还间接影响轧辊的变形。轧辊变形又直接影响板材厚度的控制。因此，在启动、自动、加速、减速及稳态轧制等进程中，必需维持张力恒定。张力控制有两种方式，一是直接张力调节，采用张力传感器检测张力并进行反馈控制，另一种是间接张力调节。在图中，在卷绕进程中，对卷径的转变和加减速的转变进行计算和补偿，使轧制张力稳固。在卷取机未卷钢或在点动状态下，开关K断开，系统不进行张力控制，这时系统处于速度调节状态。T为速度给定，通过速度调节器ASR和电流调节器ACR形成双闭环调速系统。卷取机上钢带后，由负荷传感器感知，开关K闭合，系统进行张力控制。控制系统输出两路控制信号，一路输出控制电枢可控硅控制装置，调节电枢电流；另一路输出控制励磁可控硅控制装置，调节励磁电流。控制系统VEIrIrMIf-KASRACRACR1-TG1 图 张力控制系统框图 3 电枢电流自动控制设计：电枢电流自动控制包括张力电流给定、电流负反馈和动态补偿等环节。系统可按照张力电流给定和检测到的实际张力电流进行PID控制，自动调节SCR的整流电压，使主回路电枢电流恒定。4 压下位置控制：位置控制是轧机自动控制中比较重要的控制项目之一，精准的位置控制是顺序轧制的保证。压下位置控制系统在压下位置控制进程中，压下位置的设定值能够在操作台上人工设定，也能够通过进程运算机来设定。压下位置的实际值能够通过位置检测环节将位置信号反馈到运算机中，运算机周期性地按照位置设定值与那时的实际位置进行计算。计算出为了能最快速地把被控制的压下螺丝移动到指定位置所应该施加给电动机的控制信号，然后将此控制信号通过模拟量输出模板向调速装置输出，模出信号一直维持到下一个周期有信号输出为止。压下位置控制的程序流程图如图所示。读入位置值定位读入目标值计算位置偏差零误差调入停止模块超过允许厚度误差定位结束调用停止模块超时输出控制算法调用输出模块NYNY延时TdYN延时TdNY 图 压下位置控制流程图 5 厚度控制：自动控制是在人工控制的基础上进展起来的。由于轧制速度的提高和对带钢厚度公差的要求愈来愈严，轧机操作人员必需求助于更高级的控制设备即采用运算机操作的自动厚度控制系统。厚度自动控制系统简称“AGC”，它能够替代人工控制的测量、计算、比较、分析、判断及实施控制的任务。“AGC”有厚度检测装置、电气控制装置和矫正厚度误差的执行机构组成。厚度检测装置一般都用测厚仪持续测量带钢厚度，一方面把厚度误差显示出来，另一方面把误差信号输入控制装置中。电气控制装置是把误差信号进行处置，并按照给定允许误差范围来指令压下控制系统动作或改变轧制张力等工艺参数。矫正误差的执行机构的作用是按照电气控制装置的指令，通过压下电机或电一液伺服压下系统改变轧辊的辊缝，或通过调节卷取机电枢电流改变张力的大小，从而使带钢的厚度取得矫正。目前带钢厚度控制主要有三种方式：采用改变压下位置进行控制，采用改变张力大小进行控制，采用改变压下与张力联合控制。3 监控系统硬件设计方案 本系统中轧机的进程控制系统分为基础自动化级和进程运算机两级。进程运算机级即上位机采用研详工业运算机(IPC)，完成设定计算和实验进程的实时监控;下位机即基础自动化级采用SIEMENS S7-300系列可编程控制器(PLC)。S7-300与工控机和直流调速器之间的通信用SIEMENS的PROFI13US-DP现场总线实现。上位机硬件配置设计 在轧机控制系统中，常常需要对各类工业现场的工作参数进行监控，轧机电机的输出速度、力矩、电流、电压是轧机正常工作的重要指标，因此必需对其进行实时监控，本系统上位机选用研华工控机，512内存，120G硬盘，内插西门子网卡，17寸方正彩色显示器，能够清楚地显示各类图形和文字，运行Windows2000操作系统。外接打印机，打印报表。下位机硬件配置设计 3.2.1 PLC 模块配置设计 SIMATICS7-300PLC是模块化的小型PLC系统，具有软件丰硕、靠得住性高、网络通信能力强、CPU处置速度快、集成功能强，能知足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各类单独的模块之间可进行普遍组合用于扩展，同时S7-300PLC的大量功能能够支持和帮忙用户进行编程、启动和保护，而且其具有多种不同的通信接口，多种通信处置器用来连接AsI接口和工业以太网总线系统、串行通信处置器用来连接点到点的通信系统、多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7M7C7等自动控制系统3。四辊可逆冷轧机控制系统有 8 个模拟量输入(速度、电流、电压、扭矩等)，4 个模拟量的输出(速度、电流、电压、扭矩等测量)，64 点数字量输入(开关、接触器、调速器等状态检测)和 64点数字量的输出(直流调速器、电动压下逻辑控制、指示灯、BCD 码调速显示等)。本系统的 PLC模块选择如下：一个数字量输入模块 SM321 16*24V DC、一个数字量输出模块 SM322 16*24V DC、一个模拟量输入模块 SM334 2AI 一个模拟量输出模块 SM343 2AO、中央处置单元CPU315-2DP。该系统的组成框图如图所示。图 PLC 模块组合图 6RA24 系列直流调速装置 SIEMENS 6RA24系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。设计电流范围为15至1200A，并可通过并联SITOR晶闸管单元进行扩展。还可用装置上原用来对电枢回路供电的整流器对大直流电机和同步电机的励磁绕组供电。6RA24 直流调速器结构及工作方式 SIEMENS 6RA24 系列整流装置的特点为体积小结构紧凑。15A 的整流装置可水平安装或垂直安装在开关柜的条架上，也可装于抽屉式框架中（例如 6DM9005）。电枢电流 30A 及以上装置采用模块式结构，这种结构使每一部份都便于保护。装置的电子组件盒内可装主电子板和可能用到的附加板，并能够方便地打开和取下。外部信号的连接（开关量输入输出，模拟量输入输出，脉冲信号等）通过彼此隔离的组合式端子排实现，主电子板与端子排之间的信号互换通过两根扁平电缆完成，两根 2 米长的屏蔽导线可作为选件选用，如此端于排能够被装到开关柜的任意位置。装置软件寄存于直插式 EPROM 中，改换方便7。功率部份：电枢和励磁回路 电枢回路为三相桥式电路：1.单象限工作装置的功率部份电路为三相全控桥。2.四象限工作装置的功率部份电路为反并联三相全控桥，工作方式为无环流。励磁回路采用单相半控桥：额定电流 15600A 的装置，电枢和励磁回路的功率部份为电绝缘的晶闸管模块，所以其散热器不带电。所有的接线端子都装在正面便于操作的地方。额定电流为 6401200A 的装置中功率部份由六个装有 SITOR-元件的大体机械构件组成。这时散热器是带电的，功率部份连接在背面，如需要在前面接线有连接件。冷却：额定电流=140A 的装置为自然风冷，额定电流=200A 的装置为强迫风冷（风机或风机组）。串行接口：在本机上已有两个串行接口，当利用选件接口板 CS51 时又有其它串行接口可供利用。本机上的串行接口按 RS232 标准工作（插头 X501)，另一个按 RS485 标准工作，（插头X500），另外还有一个可使 RS232 接口转换为 RS485（插头 X502)的选件（6RX12400AL01)。RS232 接口用于点对点连接，RS485 用于总线连接（总线最多可接 31 台装置）。接口的波特率可在 300187500 波特之间分级设定，通过串行接口进行的数据传输由微处置器监控，监控时刻能够设定。串行接口可提供下列功能 1.将装置参数输送到打印机。2.当出现故障以后诊断内容送至 PG，PC，打印机。3.通过 PC 进行调试（参数设定，装入参数组的发送和存储）。闭环控制保护和诊断。为实现这些功能随装置提供了相应的软件(磁盘)。4.通过 USS-通信协议与自动化系统通信。USS 一通信协议是西门子公司制订的一种通信协议，用于与任一种上位机进行数字通信。4 监控系统软件组态和程序设计 PLC 控制系统软件设计方案 4.1.1 软件开发平台 STEP7 SIMATIC S7采用STEP7软件，用模块化的编程方式编程，STEP7利用三种编程语言：语句表(STL)、梯形图(LAD)、功能方框图(FBD)，当系统大、较复杂时用梯形图和功能方框图更方便。STEP7编程软件预先装在编程器(如PG720、PG740DENG)或PC机(运行Windows95以上)上的标准软件包，通过STEP7用户能够进行系统配置和程序的编写、调试、在线诊断PLC的运行状态和IO通道的状态等。它提供的功能包括SIMATIC管理器、符号编辑器、硬件组态、通信、信号功能,硬件诊断。(1)SIMATIC管理器 SIMATIC M anager 管理属于一个自动化项目的所有数据，无论是为哪个可编程控制系统设计的，编辑所选数据由 SIMATIC Manager 自行启动。SIMATIC 管理器具有下列功能:成立 Project，硬件组态及参数设置，组态硬件网络，编写程序，编辑、调试程序。(2)符号编辑器 利用符号编辑器能够创建和管理所有的全局符号，它具有以下功能:为进程信号(输入了输出)、为存储和块设定符号名和注释。分类功能。从/向其它的Windows程序导入/导出。用那个工具生成的符号表时全局有效的，可供所有其它工具利用。因此对一个符号特性的任何转变都能自动被其它工具识别。(3)编辑语言 用于S7-300和S7-400的编辑语言包括梯形逻辑、语句表和功能块图，它们是标准软件包的一个集成部份。A 梯形逻辑(LED)是STEP7编辑语言的图形表达方式。B 语句表(STL)是STEP7编辑语言的文本表发方式。C 功能块(FBD)是STEP7编辑语言的图形表达方式。(5)硬件组态 利用那个功能能够为自动化项目作组态和参数赋值，具有以下功能：A 组态可编程控制器，从电子目录选择一个机架中将选中模板安排在所需要的槽上。B 组态散布式I/O与组态中央I/O一致，也支持以通道为单位的I/O。C 在黑CPU赋值参数的进程能够通过菜单的明白设置属性。D 在向模板作参数赋值进程中，所有能够设置的参数都是用对话框来设置的，没有任何设置利用DIP开关。参数赋值向模板的传送CPU启动进程中自动完成的。着意味着模板能够彼此互换而无需赋值新的参数。E 功能模块(FM和通信处置器CPS)DE 参数赋值与其模板的方式一样，也是在硬件组态工具中完成的。对每一个FM和CP都有模板指定对话框和规则（包括在FM/CP功能软件包括范围内），通过在对话框中提供有效的选项系统能够避免不正确的输入。(5)硬件诊断 它提供可编程控制器状态的一个情形，那个情形中能够显示指示每一个模板是不是正常或有故障。A 显示关于模板的情形信息。B 显示中央 I/O 和散布式从站的模板信息。C 显示来自争端缓冲区的报文等。S7 中个程序块的功能 在 S7 用户程序中有下列几种类型的能够利用：(1)组织块(OB)OB 是操作系统和用户程序的接口，它能操作系统挪用循环和中断驱动程序的执行和可编程控制器的启动，还能够处置对错误的响应，通过对 OB 的编程可指定 CPU 的反映，另外，OB 还能够决定各个程序部份执行的顺序，一个 OB 的执行能够因被另一个 OB 的挪用而中断，哪个 OB能够中断另一个 OB 由它的优先级决定，高优先级的 OB 能够中断低优先级的 OB，其顶用于主程序循环的 OB 优先级最高，背景 OB 的优先级最低。功能块(FB)FB 是具有“贮存功能”的块，用数据作为 FB 的存储器。传递给 FB 的参数和精态变量贮存在背景块中，临时变量存在本地数据堆栈中，当 FB 执行结束时存在背景块中的数据不会丢失，但存在本地堆栈中的数据将丢失。FB 使得对于常常利用的功能、复杂功能的编程便得容易。功能(FC)FC 是“无贮存区”的逻辑块，它的临时变量存储在局域数据堆栈中，当 FC 执行结束后这些数据就丢失了，要将这些数据永久存储，不能为一个 FCDE 局域数据分派初始值。数据块(DB)背景 DB 利用于存储用户数据的数据区域，当一个 FB 被调历时，背景 DB 与该块相关联，它们能够再编译进程中自动生成。共享 DB 是用于存储能被任何块利用的共享数据。4.1.2 PLC 控制程序设计 四辊可逆冷轧试机控制系统的PLC控制程序设计是整个控制系统的核心，主如果控制轧机的启停，给定电机的速度方向，调节电机的速度快慢等，它关系到整个控制系统的安全、稳固、正确运行。本系统PLC控制程序中的主要模块及其功能如下：(1)主模块(OBl)：挪用各功能模块。(2)直流主电机模块(FC1)：实现PLC与主机直流调速器之间的DP数据接收和发送功能，包括主电机状态字、实际速度值、输出电流值、电枢电压值、进线电压值、输出转矩值等。(3)左卷曲电机模块(FC2)：实现PLC与左卷曲机直流调速器之间的DP数据接收和发送功能，包括左卷曲电机状态字、实际速度值、输出电流值、电枢电压值、进线电压值、输出转矩值等。(4)右卷曲电机模块(FC3)：实现PLC与右卷曲机直流调速器之间的DP数据接收和发送功能，包括右卷曲电机状态字、实际速度值、输出电流值、电枢电压值、进线电压值、输出转矩值等。(5)主电机操作模块(FC4)：控制主电机启停及设定其正反转条件。(6)左卷曲电机操作模块(FC5)：控制左卷曲电机启停及设定其正反转条件。(7)右卷曲电机操作模块(FC6)：控制右卷曲电机启停及设定其正反转条件。(8)单动模式模块(FC7)：控制主机及左右卷曲机点动状态的启停及点动方向。(9)联动调试模式模块(FC8)：控制三台电机的联动模式运行方向，设定电机运行速度。(10)自动模式模块(FC9)：控制三台电机自动模式运行方向，设定其速度差。控制系统监控软件设计 随着运算机的进展，运算机在工业控制领域中的应用愈来愈普遍，由于控制现场的情形愈来愈复杂，安全靠得住性的要求也愈来愈高，开发界面友好、安全靠得住的监控系统软件也愈来愈困难。因此，国内外的DCS生产商和软件公司纷纷开发出组态软件以方便用户。组态软件指一些数据收集与进程控制的专用软件，它们是自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和简捷的利用方式，其预设置的各类软件模块能够超级容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各类硬件厂家的运算机和UO设备，与高靠得住的工控运算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全数接口，进行系统集成。目前世界上有很多专业厂商包括专业软件公司和硬件/系统厂商生产和提供各类组态软件产品，这些组态软件通过大量的测试和保护，具有很高的靠得住性，使开发人员能快速地开发出高质量的监控软件。比如WonderWare公司的INTOUCH、研华公司的GENIE、西门子的WinCC等。在本系统中，咱们选用了西门子公司的WinCC组态软件，其功能壮大、支持多语言、开放性好，是开发工业控制自动化系统工程的有力工具。4.2.1 工业组态软件 WinCC Wincc概述 WinCC（Windows Control Center，视窗控制中心）是SIEMENS与Microsoft公司合作开发的、开放的进程可视化系统。无论是简单的工业应用，仍是复杂的多客户应用领域，乃至在有若干服务器和客户机的散布控制系统中，都能够应用Wincc系统。SIMATIC WinCC(WindowsC ontorlC enter)是一个“真正开放的”HMIS CADA软件。WinCC完全支持散布式系统结构，它的设计适合于普遍的应用，有大量的通信接口，能够连接到已存在的自动化环境中。全面的进程信息和数据处置是超级重要的，利用该软件，无论是单工作站下的简单工程项目，仍是多工作站网络下的复杂工程项目，都能够快 速的配置和组态。由于它能在WINDOWS标准环境下利用WINDOWS的各类便利功能，因此，可大量地缩短开发生产进程的控制软件包的时刻。4.2.1.2 WinCC主要的功能编辑器 SIMATIC WinCC具有一流的完整的编辑器，为现代工业应用提供了所需的核心功能。WinCC主要的功能编辑器有：图形设计器(图形开发)：先进的GUI设计环境:生成用于动态进程监控的图形屏幕。所有的部件都是对象相关的，Active兼容。全局脚本(CC函数及动作功能)：使系统设计人员按照用户需要进行项目制作以知足最终用户功能要求。包括API的核心编辑器，并访问Win32APIe。报警存档(信息系统)：负责显示信息，并能对概念为报警或事件的进程数据值进行应答。这些信息能够存档及打印为报表。变量存档(存档及曲线)：处置测量值，和长期存储处置用户相关的数据和长期存档。报表设计器(报表系统)：允许用户设计客户报表，提供多种标准的报表。也允许依照报告的时刻表进行处置和打印。4.2.2 监控系统功能描述 本四辊可逆冷轧实验机的上位机监控系统主要实现了以下几个功能:(1)运行状态监视：操作人员能够及时了解到现场运行状态，并可对生产进程进行控制和调节，以保证明验、生产的安全、靠得住和高效。(2)运行状态控制：能够在操作台控制和运算机控制两种控制方式间进行选择。(3)报警记录显示：系统实时监控各电气参数、工艺参数，一旦出现故障及时报警，报警画面显示报警记录，以帮忙操作人员及早发觉危机情形并能减少和避免停机，保证明验、生产进程的平稳进行。(4)实时趋势图显示：可对实际实验、生产数据的最近一段时刻的转变趋势用曲线或表格表示出来，以使操作员对这些数据的进展转变有所了解，并可帮忙操作员分析实验、生产进程的运行情形。(5)数据查询：可对生产数据的历史值进行查询，历史数据之间的时刻距离为10分钟。数据查询画面以列表的形式显示多个数据一段时刻内的所有历史值。(6)报表功能：按实验和生产的要求，对需要记录和统计的工作参数和数据概念报表，可概念班报表、日报表、月报表和年报表。(7)打印功能：能够实现报警记录打印，报表打印和屏幕打印。本文采用西门子 S7-300PLC 作为控制运算机，控制 SIEMENS 6RA24 系列直流调速器，结合本校四辊可逆冷轧机的控制系统，以工业运算机(IPC)和 WinCC 软件平台为基础，实现了轧制进程的监控和数据收集。(1)上位机监控系统实时监控各电气、工艺参数，用数字、图表、历史曲线等方式将收集到的速度、电压、电流、转矩值等数据在屏幕上动态直观显示，数据