| 摘 要：從管理與控制一體化的觀點出發,介紹了一種應用到卷煙制絲線上的計算機與PLC（可編程序邏輯控制器）相結合的控制系統。重點介紹了該系統的組成及功能、特點等。 關鍵詞：計算機應用；PLC網絡 隨著現代科學技術的飛速發展,不僅對生產過程自動化控制,也對全面生產管理提出了更高的要求。把高程度的自動化控制與科學的計算機管理系統結合起來,集全面管理——過程控制為一體,則是當今工業自動化控制發展的趨勢。 在生產過程自動化控制中,目前主要有工業PC（過程控制）、PLC、DCS（分散控制系統）控制模式。它們有各自的優點,在不同的控制領域中,得到了廣泛的應用。 一院18所為某卷煙廠設計的生產線自動控制與監測系統,是一個利用計算機技術,并基于PLC及網絡,分布式控制的大規模的過程控制系統（PCS）。該系統的設計吸取了工業PC、PLC、DCS的優點。系統約有6840余個測控點,不僅涉及到了大量的開關量,還有相當多的閉環回路調節。設有12個節點（站）, 各節點之間通過PLC網絡進行數據通訊。全系統分為四級進行管理和控制,包括:管理級、操作級、控制級和輸入輸出執行級（見圖1）。 
一、系統的硬件結構 1、生產管理級 它由2臺工業微機、打印機組成。它們通過PLC網絡與操作級和控制級進行數據通訊。即通過PLC網絡對生產線進行監測與控制,對生產線發布生產計劃,協調全車間的生產等,以實現集中監控和管理。 2、操作級 它也是由若干臺工業微機或操作員面板構成。它們直接與控制級的PLC進行數據通訊。它們設置在生產線現場,以隨時對生產線的有關生產參數、計劃等進行修改設定。但它的修改、設定權限較生產管理級低,只能進行局部的修改、設定,它與PLC的通訊數據流不需要經過PLC網絡。 3、控制級 它是由若干組PLC構成。它們直接接受操作級的命令;也通過PLC網絡接受生產管理級的命令。它們還完成生產上的開關量過程控制和物理量的PID（比例積分微分）自動調節。在控制級上,各節點之間的數據通訊也是通過PLC網絡進行的。 4、輸入/輸出執行級 該級接受控制級的命令,通過其執行機構、傳感器檢測機構,按控制級的命令（程序）完成生產, 將其檢測到的參數數據傳入控制級。 二、系統的軟件結構 1、控制級的軟件結構 本系統有10個節點（站）是處于控制級上的,它們的軟件結構是相同的,其程序模塊化結構如圖2所示。現分述如下： 
（1）開關量控制程序模塊它處理和控制本節點范圍內的全部開關量,如電機的啟停、電磁閥的通斷等。 （2）模擬量控制程序模塊其功能是處理和控制本節點范圍內的物理量,如流量、水分、溫度等,并對這些模擬量構成的回路進行PID自動調節。 （3）狀態顯示模塊它把本節點范圍內的所有開關量的運行狀態和所有模擬量的狀態,集中顯示在控制柜模擬屏、操作級和管理級CRT（陰極射線管）上。模擬量全部以棒圖的形式顯示。 （4）操作與監控模塊它是操作級與控制級的軟件接口,它接受并分析來自于操作級的命令,并把這些命令提供給節點的CPU（中央處理裝置）執行。同時還把CPU必要的執行結果傳回操作級,以便在其CRT上顯示。 （5）故障診斷報警模塊它對本節點范圍內的設備進行自動診斷,一旦發現故障,將故障定位并顯示報警,如電機處于保護狀態、通訊網絡故障等都定位于模擬屏或CRT上。 （6）數據采集程序模塊它是控制級與管理級的軟件接口之一。它實時采集處理生產線的有關數據,并提供給操作級、控制級,以形成報表、圖形等。 （7）網絡通訊模塊它是節點之間、節點與管理級上位機之間的軟件接口。它管理協調各節點數據通訊的發送與接受。 2、管理級（上位機）軟件結構 管理級（上位機）要具有實時監測與實時控制的功能。它一方面不僅要將整個生產線上的工作狀態顯示在屏幕上,而且還要進行有關數據的處理、統計、存貯、記憶,并打印出有關的報表;另一方面還要將有關的指令、生產線上的有關參數通過PLC網絡發送到控制級中的各節點上。該級各節點共享所采集的網絡數據。其軟件結構如圖3所示。現分述如下： 
（1）通訊與數據采集子系統軟件模塊它是實現上位機監控的關鍵,是上位機與PLC控制網絡連接的接口。該子系統模塊把上位機的命令、參數發送到PLC中,把各節點的狀態、必要的信息由PLC經網絡采集到上位機中。 （2）過程監測子系統軟件模塊其功能是完成對生產線工藝流程靜態、動態圖形的顯示。根據需要顯示各節點控制段的工作狀態和必要的數據。該子系統具有很強的實時性。 （3）數據處理子系統軟件模塊其功能是完成對數據采集子系統采集上來的數據的分析、處理,生成各種報表、圖形,將必要的數據存入臨時數據庫。 （4）初始化與參數設定子系統軟件模塊它完成系統的初始化, 輸入有關的初始命令。該子系統還完成各節點控制段有關參數的設定。通過過程鍵盤和菜單提示,將各有關的命令、參數經由通訊子系統發送到各節點PLC控制段。 各種動態數據先存入臨時數據庫,系統定時將臨時數據庫的數據轉存到數據庫中。系統退出時,也如此轉存。 我們選定：MS—DOS6.2版本、Windows95版本、中文之星20 for Windows、visual Basic for windows 95作為上位機監控系統的開發平臺。選用SINEC TF/DDE Manager作為windows與SINEC L2網的軟件接口。 3、操作級軟件結構 操作級軟件結構與管理級軟件結構基本相同。由于操作級直接與PLC通訊,所以二者在通訊軟件模塊上略有區別。另外,該級不設數據庫。二者的軟件模塊功能相同。 三、系統主要功能及特點 1、生產自動控制功能 按工藝要求,可實現對生產線的順序控制、啟動、停機、故障停機功能。這些功能可通過操作級的命令來實現,也可以通過管理級（上位機）的鍵盤命令來實現。 根據工藝上的需要,還可實現系統分段啟停功能,便于調試、檢修。 2、手動/自動切換功能 一般情況下,系統是在自動控制狀態下運行。當需要對設備進行檢修、保養、調試時,可將系統切換到手動狀態,通過設備上的操作盒實現對設備的獨立啟停操作。 3、故障診斷、定位及報警功能 系統實時自動檢測設備的運行狀態,當設備出現故障時,顯著的位置上有聲光報警,操作級相應的CRT和管理級（上位機）CRT顯示屏畫面自動切換到故障點。設備出現故障時,系統自動處理與其相關的設備的運行狀態。 4、具有多種安全保護功能 對于每個控制回路、每個動回路、每臺電機、每個控制柜都設有多級磁熱保網絡計算機網絡計算機是簡單的計算機,有的就是放在電視機頂部的一個小盒子,它依賴于起服務器作用的遠程大型計算機運行日常程序,如字處理程序、游戲程序、存儲數據文件以及瀏覽Internet等等。許多網絡計算機使用電視機作為它的顯示器,但也可能帶有內置的計算機顯示屏。 網絡計算機的潛在優點:①成本低廉。網絡計算機本身有中央處理器,具有某些輸入、輸出功能,但沒有大量內存,磁盤驅動器和音頻、視頻處理系統。②使用方便、可靠。其內部硬件、系統軟件不需配置、安裝和設置。所有文件都存儲在網絡上,不會發生丟失現象。 網絡計算機的缺點:①使用電話線傳輸數據,傳輸通道很窄,等待時間較長。②網絡計算機工作時要訪問服務器,數據存儲于服務器上,需付服務費。目前,可選擇使用的軟件也有限。護,設有欠壓保護、緊急停機等功能,對人身。供電方式采用三相五線制,更加突出保護接地（PE）的作用。 5、監控顯示功能 （1）總監控站在管理級實現全線的監控。CRT上實時顯示各設備的工作狀態,如設備的啟停,電機的故障,各主要設備正在進行的動作等。實時顯示生產線各點的物理量如溫度、水分、流量的值及生產線上當前生產的牌號、批次等。由字符圖形、點陣圖形形成的工藝流程圖,棒圖、趨勢圖形成的過程控制參量圖都在CRT上進行了必要的動態或靜態顯示。通過設備的過程鍵盤還可實現對全線的生產控制,如設備的啟停、牌號批次的切換等。過程鍵盤介入過程控制,以中文菜單方式進行提示。 （2）總操作站在總操作站上可進行生產計劃管理、工藝參數設定修改、配方管理等操作。各種操作都設有密碼,只有授權人員才可進行有關的操作。將近期的生產計劃輸入總操作站,就可自動控制生產工序。在本站統一設定工藝參數,可協調整個生產線的生產,真正實現管控一體化。 （3）操作級的監控顯示操作級CRT的顯示監控功能與總操作站、總監控站的基本相同。所不同的是操作級是局部的,只顯示監控本節點范圍之內的生產情況。而總操作站、總監控站顯示監控全線的、綜合的生產情況。 6、報表顯示打印功能 由總操作站對生產線上的數據進行采集、統計,并分析處理,形成班次報表、日報、月報、年報、品種報表、故障報表等共21種生產報表、7種工藝報表、2種趨勢圖。系統有各種報表的輸出功能,它可以隨時在CRT上顯示,也可以用打印機打櫻為了保證系統的實時性,采用分時輸出的方式, 在保證報表輸出的同時,不影響系統對數據的采集、分析處理。 四、結論 該系統于1996年5月18日正式投入使用,兩年多的運行證明該系統總體性能穩定可靠,系統功能完善,設計合理,技術*,工藝自動控制達到水平,得到煙草公司——菲利普·莫里斯公司的認可和贊揚。上位機有漢化的軟按鈕選擇式菜單提示,操作方便直觀。提高了產品質量,使煙絲的摻配、加香比例準確,水份穩定,色澤、填充值、柔軟性都有明顯改善。報表準確可靠,如處理煙葉產量的報表每批次（5000kg）的誤差在±2～±8kg之內。 |
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