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siemens WinAC在自動化系統(tǒng)中的應用舉例

WinAC是SIEMENS推出的基于PC的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)兼具PC強大的計算功能數(shù)
據(jù)處理能力和PLC邏輯測控與運行可靠性特點本文介紹了WinAC在千層酥自動化生產線中的
成功應用及其*的特點
關鍵詞：千層酥　烘爐　基于PC自動化　分布式控制系統(tǒng)　過程控制系統(tǒng)
一、概述
千層酥生產線總長度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機

疊酥機是生產餅干的道重要工序可根據(jù)廠房的不同來選擇立式或臥式其包括七道軋輥三次軋制配備撒酥機要求自動化控制系統(tǒng)滿足如下要求：
傳動控制采用矢量型變頻器調速線速度同步工作穩(wěn)定性高。
軋輥間隙采用數(shù)字化閉環(huán)調整系統(tǒng)控制操作簡單方便快捷高效。
人機界面操控能與其它成型主機的相關部分實現(xiàn)聯(lián)動控制操作簡單方便。
疊層次數(shù)、寬度在范圍內任意調節(jié)。
疊層寬度560-1000MM
疊層次數(shù)4-12層
壓片厚度0.1-10MM
2、送料機
送料機將攪拌好的韌性餅干胚料進行初步軋制后輸送到后一工序的雙軋軋面機電控系統(tǒng)要求能夠同步調速控制手動調節(jié)與自動運行控制。
3、雙軋軋面機
該設備是將疊酥機或送料機輸送來的面胚進行多次軋制使面胚由厚變薄電控系統(tǒng)要求；
軋輥采用變頻調速控制,速度同步性能穩(wěn)定；
控制面皮厚度采用智能數(shù)字表設定與顯示。
4、烘爐
有熱風循環(huán)烘爐遠紅外線烘爐導熱油爐等
餅干烘烤爐是餅干生產線的重要組成部份由電器控制系統(tǒng)熱風循環(huán)系統(tǒng)加熱系統(tǒng)排煙
系統(tǒng)爐網(wǎng)輸送裝置爐網(wǎng)自動檢測張緊裝置等組成要求自動化控制系統(tǒng)達到如下功能：
生產線工作狀態(tài)的實時監(jiān)測
溫度坐標升溫曲線等顯示
溫度調節(jié)系統(tǒng)參數(shù)在線修正 
歷史工作狀態(tài)記錄保存
溫度控制精度高操作方便工作穩(wěn)定高效可靠
熱風循環(huán)系統(tǒng)采用自動控制熱風量，閉環(huán)控制，可選擇自然與強制性排煙等自動功能
燃氣爐欠壓、超壓、漏氣、超溫等多種安全保護功能
5、成型機
成型機由多臺軋面機與傳動單元組成相互之間無機械傳動聯(lián)鎖無張力檢測單元要求整條生產線通過電器控制線速度同步運行控制難度較大對自動化系統(tǒng)的功能要求較高。
二、控制系統(tǒng)特點
綜上所述千層酥生產線控制系統(tǒng)是一個集運動控制與過程控制的綜合自動化控制系統(tǒng)歸納起來應有如下特點：
分布式：生產線總長度約200米，控制點多而且分散，因此選用分布式測控系統(tǒng)較為適宜，分布式測控系統(tǒng)具有布線量少，搞干擾能力強，擴展維護方便，運行安全可靠，故障風險降的優(yōu)點。
總線網(wǎng)：全線采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制，排除大量模擬信號的干擾因素，實現(xiàn)的速度協(xié)調控制與高精度溫度測控，檢測與控制協(xié)調*。
大量配方存貯：一條生產線可生產上百種產品，因此有大量的配方存貯與調用，普通的PLC控制器由于受內存的影響，很難做到大量配方的存貯與調用，因此基于PC自動化是本系統(tǒng)的方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)的特點，本系統(tǒng)配備完善的人機界面操作系統(tǒng)，全面的系統(tǒng)監(jiān)控與異常報警功能。
運動控制：速度同步也是本控制系統(tǒng)的關鍵，采用矢量型變頻器通，過網(wǎng)絡主令控制，達到全線速度的協(xié)調與統(tǒng)一。
三、基于PC 的自動化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司推出的基于PC的自動化控制系統(tǒng)，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有強大的計算功能、數(shù)據(jù)處理能力和PLC*的計算速度，更兼顧了PLC的運行可靠性特點。其海量內存貯器特別適合于大數(shù)據(jù)量計算、大量配方存貯與管理。其計算功能與PC機相同，可靠性與功能更可與PLC-S7-400系統(tǒng)比美，是千層酥成型機與烘爐機械設備控制系統(tǒng)的選擇：
*性
WinAC是基于標準的WINOOWs操作平臺下的PLC控制器，梯形圖編程，因此有獨立而嚴格的時序?？刂铺貏e滿足對于高速、、復雜計算及嚴格時間要求的控制任務。
WinAC支持標準的WINOOWs NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技術?？刂坪屯ㄓ崈群伺c標準的WINOOWs NT任務的通訊由其內置的代理服務器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更強。
應用程序開發(fā)環(huán)境
SIEMENS統(tǒng)一的組態(tài)軟件STEP 7 是WinAC控制器的標準開發(fā)平臺，包括通信組態(tài)、編程、測試和啟動以及系統(tǒng)文件的編制，對于熟悉STEP7的工程師，不需占用額外的培訓時間。

系統(tǒng)組態(tài)界面

開放式接口
WinAC提供標準的OPC控件接口及Active X控件接口,對于我們的應用提供了方便。
OPC 過程控制OLE 是一種通過WINOOWs NT應用程序自動存取數(shù)據(jù)的標準，也是WinAC的標準特性。使用OPC服務器可以訪問控制驅動程序中的過程數(shù)據(jù)：Active X 控件接口，不用編程直接從OLE 標準應用程序訪問過程數(shù)據(jù)。這種功能使得我們可以在軟件開發(fā)中借助于高級語言Visual Basic進行更復雜的應用開發(fā)。
計算功能
WinAC提供強大的計算功能，與工業(yè)過程數(shù)據(jù)，之間建立起一條工作數(shù)據(jù)鏈路。使得上位計算機能夠實時處理過程數(shù)據(jù)，完成復雜的測量控制與故障分析計算，并能夠在Visual Basic中創(chuàng)建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel中做統(tǒng)計分析。在過程控制和PC 應用程序之間管理數(shù)據(jù)信息流量。允許高效、簡便地訪問并能顯示和修改過程數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)處理量大，要求內存高的過程控制系統(tǒng)，一般的PLC控制器難以勝任的工作，用WinAC則可以輕松解決，這是我們選用WinAC的理由，也是SIEMENS給我們提供了一個合適而且經(jīng)濟的解決方案。
四、系統(tǒng)原理結構

全系統(tǒng)成型機共有18臺機組，每臺機組配備一臺TD-200和CPU224控制器，用于本機運行速度。面皮厚度的測控及參數(shù)顯示與給定設定，其中9臺軋面機的PLC兼控面皮厚度，實現(xiàn)面皮厚度閉環(huán)控制。18臺PLC與18臺變頻器分布于生產全線，全部控制設備配備了-DP通訊接口板，通過一條高可靠的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線組網(wǎng)，實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡結構，分布式的控制系統(tǒng)，方便的就地控制與操作。
除每臺機組可以單獨設定參數(shù)并監(jiān)控運行數(shù)據(jù)外，成型機控制區(qū)設有一臺觸摸式人機界面，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡負責對成型區(qū)全部設備的實時監(jiān)控。在烘爐區(qū)設一臺15寸的屏式計算機，通過PROFIBUS-DP對全生產線的設備進行人機操作與監(jiān)控、人機對話、數(shù)據(jù)存貯、報表打印、生產管理。
全生產線的主控制器是中央控制器WinAC, 擔負著生產線的主控PROFIBUS-DP網(wǎng)絡管理及網(wǎng)絡服務器的任務控制系統(tǒng)的軟件核心配方數(shù)據(jù)庫均由WinAC控制器完成為避免報表、打印、人為操作對控制系統(tǒng)產生無法預測的影響，本系統(tǒng)采用了在軟件WinAC控制系統(tǒng)基礎上研制的硬件控制器--WBC416, 除保存了基于PC自動化完整的優(yōu)點與特點外，更有設計堅固、可擴展性強、堅固的外殼設計電子硬盤無風扇結構的特點。整體的結構設計針對抗振動抗沖擊的高防護等級。集成的接口：USB、 10/100M以太網(wǎng)接口、PROFIBUS-DP/MPI工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)鑄就了其主控制器的地位也保證了系統(tǒng)的高檔與*。
軋面機面皮厚度控制系統(tǒng)
軋面皮厚度測控系統(tǒng)由光柵傳感器、PLC 、步進電機組成閉環(huán)實時監(jiān)控系統(tǒng)。
面皮厚度通過KA-300光柵檢測，檢測精度為0.02mm。
厚度反饋值由PLC處理后進行PID計算并控制步進馬達，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，消除機械累積誤差。
閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠實時在線校正厚度。提高產品質量。
五相步進馬達，步角0.72度 輸出頻率9KHz,V=1.95 A=0.75 N.M=0.45(4.5公斤力)

　這里介紹如何創(chuàng)建舒適型面板與 WinCC 之間通過 OPC UA 建立安全（簽名和加密）鏈接， 也就是鏈接認證的操作。

　　本 FAQ 中， 已經(jīng)創(chuàng)建了 WinCC（TIA Portal）V14 SP1和 WinCC V7.4 SP1 兩個項目。

　　按照如下步驟使用 OPC UA 連接。請確保按照給定的順序。 .

　　在 WinCC (TIA Portal) 工程系統(tǒng)

　　在面板的項目樹種，找到 "Runtime settings" ，打開 "Services" 項。

　　在 "Read/write tags" 中激活 “Operate as OPC-UA server"。

　　圖. 01

　　打開 "OPC settings" 項，在 "Port number:" 中輸入 "4870"。

　　圖. 02

　　在 "Security policy of the application" 中，為創(chuàng)建安全鏈接設置安全策略 "Basic128Rsa15" 。激活 "Enabled" 和"Sign and encrypt" (在 "Message security mode"下)。

　　編譯項目并下載到面板。

　　在 WinCC V7.4 SP1

　　準備

　　OPC UA 通訊不是使用 IP 地址，而是使用 Windows 設備名稱。沒有在網(wǎng)絡中沒有使用 DNS 服務器，首先將 OPC UA 服務器的 IP 地址與設備名相關聯(lián)。

　　在 OPC UA 客戶端的 "%systemroot%\System32\Drivers\Etc\lmhosts" 文件中， 使用 OPC UA 服務器創(chuàng)建條目 "[IP address][computer name]"比如：

　　"172.16.33.2 HMI_Panel123"

　　注意事項：

　　此操作需要管理員權限。.

　　更多信息請參 閱the "lmhosts" 文件和 Microsoft TechNet 中 of new entries。

　　如果不僅能通過 IP 使用 "ping [Host]" 命令，也能通過計算機名稱，那么 "lmhosts" 就是正確的。

　　配置步驟

　　在 WinCC 資源管理器中打開項目的 "Tag Management" ，右鍵點擊的彈出菜單中，選擇 "Add new driver -> OPC UA WinCC Channel"。 創(chuàng)建一個 OPC UA 通道。

　　圖. 03

　　右鍵點擊的彈出菜單中，創(chuàng)建組，選擇 "New Connection"。

　　圖. 04

　　3.右鍵點擊鏈接， 在彈出菜單中選擇 "Connection Parameters"。

　　圖. 05

　　4. 在打開的對話框中， 選擇 the "UA Server Browser" 選項卡， 在 "UA Server Discovery" -> "Custom Discovery" 中雙擊"Double click to add server"。

　　圖. 06