這幾年許多軋鋼廠棒材連扎線老化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受到軌道溫度、速度等外界因素的影響，不易控制，經(jīng)常出現(xiàn)故障影響生產(chǎn)效率。以往技術(shù)人員雖然在處理故障和問題時(shí)采用了半結(jié)構(gòu)化方法，即一方面根據(jù)現(xiàn)場信息要現(xiàn)場收集大量數(shù)據(jù)，并對其作計(jì)算和估算，同時(shí)還要借助自己長期積累起來的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，才能對問題做出回答。這種人工方法速度很慢，如果對一些相關(guān)數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)、處理不及時(shí)就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不正常影響生產(chǎn)。鑒于上述情況，有必要?jiǎng)?chuàng)建統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，來在線地對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和處理，對連扎線做出最優(yōu)控制，及時(shí)的給出故障原因和操作指導(dǎo)，從而使系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
1 硬件結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)有兩大主要任務(wù)：一是完成在線監(jiān)測控制，包括采集傳感器的輸出信號(hào)和傳感器數(shù)據(jù)的預(yù)處理，系統(tǒng)根據(jù)這些信號(hào)發(fā)出相應(yīng)的控制指令控制整條連扎線的運(yùn)轉(zhuǎn)，并監(jiān)測連扎線各個(gè)部分的運(yùn)行情況，隨時(shí)提供預(yù)警信息；二是完成故障診斷任務(wù)。在此控制系統(tǒng)中，按結(jié)構(gòu)分為兩部分：數(shù)據(jù)采集單元和中心處理單元。數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理的任務(wù)，然后將這些信號(hào)送到中心處理單元里;中心處理單元負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測控制和故障診斷功能，并將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
1.1數(shù)據(jù)采集單元
數(shù)據(jù)采集單元直接安裝固定在工程機(jī)械各主要部位上，完成傳感器標(biāo)定和校準(zhǔn)，工況參數(shù)采集、信號(hào)的特征提取。數(shù)據(jù)采集單元主要由傳感器、信號(hào)調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換組成。開發(fā)一個(gè)控制系統(tǒng)的首要任務(wù)就是選擇適當(dāng)?shù)墓r參數(shù)，所謂適當(dāng)，就是所測取的信號(hào)能夠迅速而準(zhǔn)確地反映出系統(tǒng)工作狀態(tài)的變化，能反映工程機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的特征信息多種多樣。選擇適當(dāng)?shù)臏y量參數(shù)非常重要。本系統(tǒng)是以棒材連扎線為控制對象，選取制動(dòng)板、分離板、冷床電機(jī)的轉(zhuǎn)速、動(dòng)作時(shí)間，連扎線軌道速度、溫度和扎件直徑等參數(shù)為檢測信號(hào)，通過對這些參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測和分析，進(jìn)行連扎線的監(jiān)測控制和故障診斷。
1.2 中心處理單元
最初考慮采用傳統(tǒng)的PLC＋工控機(jī)方式，由PLC處理信號(hào)的采集、邏輯處理、輸出控制，由工控機(jī)進(jìn)行算法的實(shí)現(xiàn)和人機(jī)對話，此方案主要面臨兩大問題：穩(wěn)定性，通常PC的通用操作系統(tǒng)不能提供用于控制足夠的穩(wěn)定性;可靠性，由于PC帶有旋轉(zhuǎn)的磁性硬盤和非工業(yè)性牢固的部件，如電源，這使得它更容易出現(xiàn)故障?？紤]到現(xiàn)場的環(huán)境比較惡劣、操作臺(tái)空間有限，故選取PAC方式作為開發(fā)環(huán)境。PAC 全稱Programmable Automation Controller，自提出這個(gè)概念以來，作為近年來自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)最為重要的發(fā)展趨勢之一，PAC受到了自動(dòng)化業(yè)界及終端用戶的廣泛關(guān)注?？删幊套詣?dòng)化控制器（PAC）作為新一代的工業(yè)控制器，結(jié)合了PC的處理器、RAM和軟件的優(yōu)勢，以及PLC固有的可靠性、堅(jiān)固性和分布特性。作為一種多功能的控制平臺(tái)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，組合和搭配相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)功能的側(cè)重，因?yàn)榛谕话l(fā)展平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，所以采PAC系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)各功能模塊具有統(tǒng)一性，而不僅是一個(gè)完全無關(guān)的部件拼湊成的集合體。
本系統(tǒng)中心處理單元采用了BECKHOFF公司CX1000型PAC。BECKHOFF公司的CX1000 控制系統(tǒng)是為中等規(guī)模的控制任務(wù)而設(shè)計(jì)的。它集工業(yè)PC和硬件PLC之精華，是一種可以安裝在C型導(dǎo)軌上的模塊化控制系統(tǒng)，并可以根據(jù)用戶的需要將各種系統(tǒng)組件接插在一起，完成各種復(fù)雜的控制任務(wù)。該產(chǎn)品系列是為那些需要有工業(yè)PC的特性和計(jì)算能力，但由于工程預(yù)算方面的原因又不打算購買全套工業(yè)PC的客戶而設(shè)計(jì)的。CX1000系列系統(tǒng)模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的PC104 總線（16位）連接。其基本單元包括CPU模塊和電源模塊，系統(tǒng)可以選用bbbbbbs CE.NET操作系統(tǒng)或者嵌入式 bbbbbbs XP操作系統(tǒng)。在此單一系統(tǒng)中，可提供理想的可視化和實(shí)時(shí)連續(xù)控制。
2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
軟件系統(tǒng)的操作平臺(tái)選擇微軟的bbbbbbs CE操作系統(tǒng)，開發(fā)工具為bbbbbded VC++4.0。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測控制模塊、故障診斷模塊。軟件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)見圖。監(jiān)測數(shù)據(jù)庫主要用來存放個(gè)信號(hào)采集單元的工況數(shù)據(jù)參數(shù)，通過數(shù)據(jù)庫管理截面可實(shí)現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的選擇、導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。監(jiān)測控制模塊根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷生產(chǎn)狀況，對扎線各部分發(fā)出適合的控制指令。故障診斷模塊根據(jù)檢測數(shù)據(jù)和用戶人工輸入進(jìn)行故障診斷，給出診斷結(jié)論和操作、維修措施等。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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