從控制功能上看,，PLC可替代繼電器控制電路的一切功能，具有浮點(diǎn)運(yùn)算,、數(shù)據(jù)傳送和比較,、文件傳送、診斷,、邏輯判斷,、中斷控制、通信,、人機(jī)對話等功能,，在使用方便性和系統(tǒng)可靠性方面則具有繼電器電路無與倫比的優(yōu)越性。目前,，PLC產(chǎn)品已成為控制領(lǐng)域中最常見,、最重要的裝置之一。它代表了當(dāng)前電子程控技術(shù)的發(fā)展潮流,，其應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域,，發(fā)揮了日益明顯的作用，因而受到世界各國越來越高的重視,。據(jù)調(diào)查結(jié)果表明,，約80%的工業(yè)單位可采用PLC作為控制裝置，可見其在工業(yè)各個領(lǐng)域中的應(yīng)用前景之廣泛,。
金隆銅業(yè)有限公司是率先在國內(nèi)銅冶煉企業(yè)采用可編程序控制器用于主體生產(chǎn)工藝過程控制的企業(yè),，其成果和經(jīng)驗(yàn)隨后也得到了國內(nèi)其他冶銅企業(yè)的肯定和效仿，該項(xiàng)目也因此獲得了當(dāng)時(shí)的國家有色工業(yè)局授予的科技進(jìn)步一等獎。金隆銅業(yè)有限公司采用的是在國際市場占有率較高,，知名度也較高的美國 Rockwell公司生產(chǎn)的PLC-5系列大型可編程序控制器,。全套系統(tǒng)的成套和軟件的編制調(diào)試則由上海自動化儀表研究所、南昌有色金屬設(shè)計(jì)研究院,、銅陵有色設(shè)計(jì)院和金隆銅業(yè)有限公司自動化室共同承擔(dān),，這幾家單位都有著雄厚的技術(shù)力量和多年從事自動化項(xiàng)目設(shè)計(jì)、成套的經(jīng)驗(yàn),，因而系統(tǒng)自投用以來在生產(chǎn)和管理中都收到了顯著的成效,。
一、系統(tǒng)概述
1. 系統(tǒng)配置
金隆的可編程序控制器系統(tǒng)主要包括：三臺轉(zhuǎn)爐,、轉(zhuǎn)爐公用設(shè)備及鑄渣機(jī)PLC控制系統(tǒng),；兩臺陽極精煉爐PLC控制系統(tǒng)以及電解車間及電解液凈化部分的PLC控制系統(tǒng)。
以上三個系統(tǒng)共分為九個PLC控制站,，這九個PLC控制站全部選用PLC-5/40可編程序控制器作為主機(jī),。
2. PLC-5/40介紹
PLC-5/40是Rockwell公司PLC家族中應(yīng)用最廣、功能最強(qiáng),、性能價(jià)格比最理想的機(jī)種之一。它具有速度快,、內(nèi)存大,、指令系統(tǒng)豐富等特點(diǎn)，并可配置成主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)冗余的控制系統(tǒng),。
3. 軟件介紹
軟件包括通信軟件WinLinx,、監(jiān)控軟件WinView和編程WinLogic5。
● WinLinx是以Windows為基礎(chǔ)的,、用于與PLC進(jìn)行通信的軟件,。WinLinx既是一個驅(qū)動程序又是一個DDE服務(wù)程序。驅(qū)動程序是與PLC之間的通信接口,，而DDE服務(wù)則提供了與Windows其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換手段,。
● WinView是一個用于數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和信息管理的工業(yè)監(jiān)控軟件包,，是個人微機(jī)上的實(shí)時(shí),、多任務(wù)、多窗口的,、功能強(qiáng)大的,、模塊化的、彩色圖形組態(tài)軟件,。它可以根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化而形成動態(tài)畫面,。
● WinLogic5是用于對可編程序控制器進(jìn)行編程和文本處理、功能強(qiáng)大的軟件包。它提供了對ROCKWELL公司的PLC-5可編程序控制器進(jìn)行在線和離線編程,、I/O組態(tài),、報(bào)告、診斷,、注射和監(jiān)控,、強(qiáng)制等功能。它具有非常友善的人機(jī)界面,，全部功能均可以用鼠標(biāo)進(jìn)行簡單的操作,。
二、具體應(yīng)用
1. 在陽極精煉爐的應(yīng)用
金隆公司共有兩臺陽極精煉爐,，其操作控制水平的好壞直接關(guān)系到陽極銅的質(zhì)量乃至影響到電解銅的質(zhì)量,，陽極精煉爐共用了四個PLC-5/40處理器，兩主兩從,，互為熱備,，分別控制兩臺陽極精煉爐的傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)、附屬設(shè)備和所有的調(diào)節(jié)回路,。另外,，還擔(dān)負(fù)著接受行車無線傳輸稱重數(shù)據(jù)的任務(wù)。
此外,，兩臺行車上的行車秤的稱重實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也是由陽極精煉爐PLC進(jìn)行接受并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理和顯示的,。大部分實(shí)時(shí)信號的累計(jì)值、歷史趨勢和報(bào)警畫面也都由PLC完成,?？傊捎谠陉枠O精煉爐使用了PLC,，使得大量的繼電器控制柜和二次儀表得以取消,，不僅節(jié)省了空間，也使得故障率大為減少,，提高了系統(tǒng)的可靠性,，并且回路修改極為方便，減少了二次投資,。
2. 在轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用
轉(zhuǎn)爐工段包括三臺轉(zhuǎn)爐本體,、三套殘極加料系統(tǒng)、一套溶劑運(yùn)輸系統(tǒng),、環(huán)境集煙以及電收塵四大部分,。有八個PLC組成四套熱備控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，每臺轉(zhuǎn)爐本體和對應(yīng)的殘極加料系統(tǒng)由一套PLC進(jìn)行控制,，溶劑運(yùn)輸,、環(huán)境集煙以及電收塵由一套PLC進(jìn)行控制,。
投產(chǎn)以后，根據(jù)生產(chǎn)情況和工藝要求,，我們對轉(zhuǎn)爐的事故傾轉(zhuǎn)回路進(jìn)行了改造,，將事故傾轉(zhuǎn)由直流傾轉(zhuǎn)改為交流傾轉(zhuǎn)，僅當(dāng)交流失壓時(shí)才由直流傾轉(zhuǎn),，增加了系統(tǒng)的可靠性,。還增設(shè)了富氧調(diào)節(jié)回路和純水槽自動補(bǔ)水調(diào)節(jié)回路。此外,，由有色機(jī)械總廠生產(chǎn)的鑄渣機(jī)也是用PLC進(jìn)行控制的,。由于采用了PLC進(jìn)行控制，使轉(zhuǎn)爐的勞動強(qiáng)度大為減輕,，監(jiān)控更為方便,，維護(hù)更為簡單。
3. 在電解,、凈液的應(yīng)用
電解,、凈液共用了三臺PLC，一臺用于對電解工段的電器設(shè)備以及過程工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制,，一臺用于對凈液工段的電器設(shè)備以及過程工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制,，一臺用作與上位一臺以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信接口。
PLC主要對一些給液泵,、循環(huán)泵,、泥漿泵等一些泵的啟、停進(jìn)行聯(lián)鎖控制和監(jiān)視,，對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，對短路器進(jìn)行監(jiān)控,。
由于采用了PLC,，取消了大量的二次儀表，所有的儀表指示值都可以在監(jiān)控站的屏幕上顯示,，統(tǒng)計(jì)報(bào)表,、歷史趨勢曲線都可以很方便地打印出來。參數(shù)的修改和設(shè)備的操作都可以用鼠標(biāo)在屏幕上完成,。
三,、網(wǎng)絡(luò)化方案及其實(shí)現(xiàn)
PLC-5處理器不僅具有非常強(qiáng)的控制功能，還具有非常強(qiáng)的通信能力,。因此,，它不但適用于各種控制應(yīng)用環(huán)境中，特別適用于計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)（CIMS）的生產(chǎn)方式,，與計(jì)算機(jī)等來形成一個高度全面化的分布式多級控制系統(tǒng),。生產(chǎn)的過程十分復(fù)雜，因此實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面高度自動化比較困難，同時(shí),，由于市場需求和技術(shù)發(fā)展的更新速度日益加快,，以往傳統(tǒng)的、相對穩(wěn)定的生產(chǎn)過程也變得越來越不適應(yīng)要求,，這就對自動化生產(chǎn)的方式提出了一個動態(tài)的開放要求,。因此，管理和控制一體化成為現(xiàn)代化企業(yè)越來越迫切的需要,，而在此過程中,，網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)又成為一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
金隆公司的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)就是這樣一個集控制和管理于一體的廠級分布式控制系統(tǒng),，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如下圖所示,。
1. PLC與管理網(wǎng)的聯(lián)接
由網(wǎng)絡(luò)圖可以看出，全廠的PLC共構(gòu)成兩條數(shù)據(jù)高速通道（DH+）鏈,，一條是電解,、凈液的PLC通過ROCKWELL公司的以太網(wǎng)接口模塊 5/20E與以太網(wǎng)相連，一條是陽極精煉爐,、轉(zhuǎn)爐的PLC通過DCS與上位以太網(wǎng)相連,。采用這種聯(lián)結(jié)方案主要是受各PLC物理位置的限制。PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳到以太網(wǎng)后,，由美國DEC公司的阿爾法小型計(jì)算機(jī)接受并轉(zhuǎn)換成個人電腦可以識別的數(shù)據(jù)信號后,，再發(fā)往各管理終端。這樣,，各管理終端通過相應(yīng)的軟件就可以隨時(shí)調(diào)出工藝流程畫面和實(shí)時(shí)工藝參數(shù),，管理者就可以隨時(shí)了解到現(xiàn)場工藝情況和各類數(shù)據(jù)報(bào)表，從而為管理帶來極大的便利,。
2. DH+網(wǎng)
DH+是一個公共總線形成的對等的工業(yè)局域網(wǎng),，其網(wǎng)上的每個節(jié)點(diǎn)無主次之分，網(wǎng)絡(luò)的存取方式為令牌傳遞方式,，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線,，最大傳輸距離為3044m，通信波特率為57.6K（57.6K位/s=1字節(jié)/0.14ms）,最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為64個,。
屏蔽雙絞線相對比較便宜,，并有比較好的抗噪性，能保證傳輸信號不失真,，不失為一種理想的傳輸介質(zhì),。令牌傳遞方式可以消除那些試圖獲得網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)的 PLC站點(diǎn)之間的競爭，哪個站點(diǎn)得到令牌,，它就成為主站,，從而有權(quán)向其他站點(diǎn)發(fā)送信息,，用完相應(yīng)的時(shí)間片后，即將令牌傳遞到下一個站點(diǎn),，這樣可以避免因某個站點(diǎn)故障而影響到整個網(wǎng)絡(luò),。每個PLC-5/40處理器有四個通信口，可用軟件設(shè)置成遠(yuǎn)程I/O通信鏈與輸入輸出機(jī)架相連或設(shè)置成DH+網(wǎng)絡(luò)通信口,。在轉(zhuǎn)爐調(diào)試時(shí),，由于各站點(diǎn)之間需要傳遞的數(shù)據(jù)量太大，引起監(jiān)控站屏幕頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)超時(shí)報(bào)警信息,，我們就用處理器空閑的通信口,，專門設(shè)置了一條DH+通信鏈，專門用于處理器之間的數(shù)據(jù)傳遞,，解決了網(wǎng)絡(luò)擁擠的問題,。
由于DH+網(wǎng)絡(luò)優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)性能，使得數(shù)據(jù)在站點(diǎn)之間傳遞變得極為便利,，行車稱重?cái)?shù)據(jù)本來發(fā)往陽極精煉爐,，可是因?yàn)橛辛薉H+網(wǎng)絡(luò)，在轉(zhuǎn)爐也可以看到這些數(shù)據(jù),。轉(zhuǎn)爐的作業(yè)方式是交替作業(yè),，加上很多設(shè)備是三臺轉(zhuǎn)爐共用，因而需要相互傳遞的信息量非常大,，因?yàn)橛辛薉H+網(wǎng)絡(luò),，一切問題迎刃而解。
四,、調(diào)試中遇到的難點(diǎn)及解決辦法
投產(chǎn)前,，網(wǎng)絡(luò)安裝測試好之后，開始進(jìn)行系統(tǒng)的總調(diào)試,，發(fā)現(xiàn)由于三臺轉(zhuǎn)爐的很多輔助設(shè)備是共用的,，因而各PLC之間需通過網(wǎng)絡(luò)交換的數(shù)據(jù)量特別大，引起網(wǎng)絡(luò)繁忙,，網(wǎng)絡(luò)超時(shí)報(bào)警頻頻出現(xiàn)，影響調(diào)試和正常操作,。起初試圖通過增大監(jiān)控站的內(nèi)存,、擴(kuò)大緩沖區(qū)、精簡操作畫面等方法解決這個問題,，但效果均不理想,。后來想到利用處理器的其他空閑的通信口，專門開設(shè)一條網(wǎng)絡(luò)專供轉(zhuǎn)爐的四個PLC之間傳遞數(shù)據(jù)用,，結(jié)果十分令人滿意,，很好地解決了這個問題,。
五、投產(chǎn)后的增設(shè)及改進(jìn)項(xiàng)目
由于工藝狀況和設(shè)備狀況的要求,，投產(chǎn)后在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了一系列的改造和增設(shè)項(xiàng)目,，主要包括以下幾個方面。
1. 轉(zhuǎn)爐事故傾轉(zhuǎn)的改造
在原設(shè)計(jì)中,，轉(zhuǎn)爐的事故傾轉(zhuǎn)是蓄電池帶動直流電機(jī)驅(qū)動的,，由于蓄電池只能供電10min，而充電時(shí)間需10多個小時(shí),，且有傾轉(zhuǎn)速度慢,、性能欠可靠等缺點(diǎn)，容易引起堵風(fēng)眼事故,。針對這種情況,，我們在軟件上進(jìn)行了修改，使得只有交流失壓時(shí),，才由直流電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)爐移動,， 在其他條件下，均由交流電機(jī)帶動爐子做事故傾轉(zhuǎn),，大大減少了事故的發(fā)生,，具有很好的效果。
2. 增設(shè)富氧改造調(diào)節(jié)回路
投產(chǎn)一段時(shí)間后,，為了增加固破和冷銅的處理量,，根據(jù)工藝要求，我們在轉(zhuǎn)爐增加了富氧錘煉自動調(diào)節(jié)回路,?；芈吠队煤螅僮魅藛T只要在操作畫面上設(shè)定所需的用氧濃度,，調(diào)節(jié)回爐即可根據(jù)送風(fēng)流量和設(shè)定氧濃自動調(diào)節(jié)氧氣的流量,，操作十分方便。至今,，使用效果一直很好,。
3. 增加純水槽自動補(bǔ)水回路
純水槽的水是用于轉(zhuǎn)爐冷卻水套的，一旦斷水,，就會對設(shè)備造成損壞,。未改造之前轉(zhuǎn)爐純水槽補(bǔ)水需用電話與純水站聯(lián)系，這就要求操作人員經(jīng)常監(jiān)視純水槽的水位,，很不方便,，改造之后，低水位自動補(bǔ)水,，高水位自動停水,，且有高,、低水位報(bào)警，既方便又安全,，得到操作人員的好評,。
4. 增加報(bào)警點(diǎn)和歷史趨勢記錄
轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)后，我們在轉(zhuǎn)爐增加了PLC系統(tǒng)不間斷電源（UPS）掉電報(bào)警,、煙罩?jǐn)嗔鲌?bào)警,、純水槽水位報(bào)警等，提高了生產(chǎn)的安全性,。增加了排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出給定值的歷史趨勢記錄,，給設(shè)備監(jiān)護(hù)和故障判斷分析提供了依據(jù)。
總之,，可編程序控制器因其可靠的性能,、卓越的控制功能和強(qiáng)大的通信功能在金隆公司的生產(chǎn)和管理中發(fā)揮了很大的作用，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益,。隨著其性能價(jià)格比的提高,，相信會在工業(yè)企業(yè)中得到更加廣泛的應(yīng)用。