一． 引言
PP41是貝加萊（B&R）公司生產(chǎn)的一款緊湊智能PowerPanel產(chǎn)品，它是集成高性能PLC與數(shù)字量 I/O的顯示單元，并且提供文本顯示與高達(dá)QVGA分辨率的圖形顯示功能，因此有很高的性價比。且由于B&R公司的PCC（可編程計算機(jī)控制器）產(chǎn)品的分時多任務(wù)設(shè)計理念，所以非常適宜使用在對實性要求很高的控制系統(tǒng)中。鋼鐵廠連鑄機(jī)控制系統(tǒng)中使用的液壓伺服自振式結(jié)晶器就是要求有控制系統(tǒng)有很高的控制實時性，以滿足對結(jié)晶器運(yùn)行軌跡的精確控制，進(jìn)而生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼坯。
二． 系統(tǒng)概述
液壓伺服自振式結(jié)晶器是高拉速下生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的靈活工具，能有效的提高連鑄機(jī)的性能。與傳統(tǒng)的結(jié)晶器振動臺相比液壓伺服自振式結(jié)晶器有以下優(yōu)點(diǎn)：
" 傳動重量輕且具有很高的運(yùn)動精度。
" 振幅、振頻、NSR、振動波形等參數(shù)可在線調(diào)整。
" 運(yùn)行參數(shù)在線分析。具有事故預(yù)報警功能，降低連鑄的事故率。
" 安裝及維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)用低。
控制系統(tǒng)框圖如下：
其中PP41控制站是整套控制系統(tǒng)的核心，所有的輸入、輸出信號都是由它進(jìn)行檢測及處理判斷的，每套PP41控制站包括：
" Ethernet 通訊卡 3IF681.96
" 混和模擬量輸入、輸出卡 7AM351.70
檢測伺服油缸位移傳感器實際位置信號及發(fā)出伺服閥位置控制信號
" 模擬量輸入卡 (4 x 0-20mA) 7AI774.70
檢測實際拉速、油缸壓力 A、油缸壓力 B、伺服閥位置反饋信號
" 板載 10 路數(shù)字量輸入
檢測系統(tǒng)啟動、停止、上升、下降、工作方式選擇等開關(guān)量信號
" 板載8路數(shù)字量輸出
輸出系統(tǒng)運(yùn)行、停止、故障等指示信號
計算機(jī)控制站通過Ethernet工業(yè)以太網(wǎng)與PP41控制站相連，可在計算機(jī)控制站上對整套控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)視及控制，并能記錄諸如歷史運(yùn)行曲線、歷史故障記錄等信息。
三． 控制程序設(shè)計
貝加萊(B&R) PP41控制器是基于多任務(wù)操作的控制系統(tǒng)，因此可以實現(xiàn)實時多任務(wù)，用戶可以為自己的程序段設(shè)定循環(huán)時間。系統(tǒng)提供了五個不同時間及不同優(yōu)先級的任務(wù)等級。這樣在編程時一個復(fù)雜的項目可以分成多個獨(dú)立的任務(wù)來完成，每個任務(wù)都有獨(dú)立的程序部分，使整個項目結(jié)構(gòu)化，而且每個任務(wù)可用最合適的語言建立(貝加萊AS軟件提供了C、Basic、LAD、ST、SFC等多種編程語言），這使得編程變得非常方便快捷，而且由于采用了模塊化程序設(shè)計，使整個項目的調(diào)試及故障處理變得非常簡單。
鑒于結(jié)晶器振動控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，控制程序設(shè)計時應(yīng)劃分為幾個部分：
1. 循環(huán)運(yùn)行任務(wù)
主要包括：參數(shù)設(shè)定、頻率計算、報警狀態(tài)判斷、模擬量標(biāo)定、趨勢繪制、通訊參數(shù)傳
送等。
2. 定時中斷任務(wù)
這是整套控制系統(tǒng)的核心，所有的結(jié)晶器運(yùn)行軌跡都是由它來進(jìn)行計算和優(yōu)化的。主要
包括：運(yùn)行軌跡運(yùn)算、PID控制、PID控制參數(shù)優(yōu)化、AM351 TPU控制等。
頻率計算公式:
3. 例外任務(wù)
檢測各種系統(tǒng)故障，并作出相應(yīng)的處理
下面以結(jié)晶器振動控制中的重要環(huán)節(jié)，結(jié)晶器頻率及波形運(yùn)算為例介紹程序主要流程。
結(jié)晶器頻率計算公式如下
Casting Speed
Frequency= ------------------------------------------------------------------------------
× Stroke Set point / (NSR Set point × / 200) × 1000
其中：Casting Speed為實際拉速；
Stroke Set point為結(jié)晶器沖程設(shè)定值；
NSR Set point 為結(jié)晶器負(fù)滑脫率設(shè)定值。
程序流程圖：
四． 監(jiān)控畫面
在現(xiàn)代的自動化控制系統(tǒng)中，友好的計算機(jī)監(jiān)控界面是必不可少的，它可以極大的提高整套系統(tǒng)的可操作性及易用性，一般計算機(jī)工作站監(jiān)控軟件使用組態(tài)軟件如：IFix、WINCC、RSVIEW32等，此類軟件使用方便，功能強(qiáng)大，開發(fā)周期短。組態(tài)工作完成后可進(jìn)入實時運(yùn)行狀態(tài)，可對PLC參數(shù)進(jìn)行讀寫，可將系統(tǒng)變量參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)以文本和各種形式的圖形畫面（捧形圖、趨勢圖、自由格式畫面等形式）通過CRT顯示出來，供現(xiàn)場操作人員監(jiān)視，現(xiàn)場操作人員根據(jù)實際情況可通過鍵盤進(jìn)行畫面選擇，非常方便地對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。
監(jiān)控畫面應(yīng)包括：參數(shù)設(shè)定畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面、結(jié)晶器遠(yuǎn)程操作畫面、趨勢圖畫面、報警畫面等。如下圖所示：
五． 結(jié)束語
由于貝加萊(B&R) PP41控制器可實現(xiàn)分時多任務(wù)控制，很好的滿足了對實時性要求很高的控制系統(tǒng)的要求，使得整套控制系統(tǒng)有很高的性價比及可操作性。
參考文獻(xiàn):
?。?） 齊蓉?！犊删幊逃嬎銠C(jī)控制器原理及應(yīng)用》 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2002年。
作者簡介:韓雷 男 1972.8 出生 工程師 現(xiàn)在上海通鑄阿塞克自動化公司從事冶金行業(yè)的電氣設(shè)計、研究工作。
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