基于MCGSPLC的轮胎硫化温度、压力控制系统设计─数据库设计及改进.doc
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1、基于MCGS-PLC的轮胎硫化温度、压力控制系统设计数据库设计及改进摘 要硫化是轮胎生产过程中的一个重要环节。温度和压力是本轮胎硫化的两个重要因素。采用传统的人工手动控制很难达到预期效果。本文介绍的是轮胎硫化生产自动控制系统的软硬件设计。本设计中采用上位计算机和下位PLC来实现轮胎硫化生产过程中温度和压力的监控,温度控制精确度为1。本系统采用接在同一台计算机上的两台PLC可独立的实现对两套硫化生产系统的控制。硫化中的温度数据由热电阻Pt100采来后,经EM231转换,再送到CPU224。压力数据由远传压力表采集后,经EM235,再送到CPU224。控制参数都是通过上位机设定并于生产前传到CPU
2、224的。生产中,上位机完成数据接收,数据存储,温度压力曲线绘制,生产管理等任务。PLC完成PID控制,PID控制结果被用来调整进气阀的开度及排气阀的开闭。当温度要求不能得到很好满足,但误差在允许范围内时,PLC自动完成等效硫化处理并报警。当设定与实际偏差太大时,也会报警同时结束硫化。当自动控制系统出现问题时,系统可由操作器通过手动控制实现。MCGS这个版本的数据库没有足够大的空间进行存储,数据数量达到MCGS数据库的最大容量时就会把以前存储的数据丢失。而SQL数据库,有足够大的空间,可以避免这样的问题。所以要将其MCGS数据库形式转换为SQL数据库,以此来扩大存储空间。关键词: S7-200
3、;MCGS软件;等效硫化;SQL Server数据库MCGS-PLC-based tire curing temperature pressure control system design Database design and improvementAbstractThe curing is an important link of the solid tire production process .Temperature and pressure are two crucial factors in this curing .Using traditional manual contr
4、ol can get inaccessibility of anticipated effect. What the article introduces is the software design and the hardware design of the automatic control system of the solid tire curing production. In this design, the upper position computer and the lower position PLC to is uses realize the monitoring o
5、f temperature and pressure in the tire curing produce process. the temperature control precision is1.In this system, it uses two PLC, which link to the same computer, to meet the realization of independent control of two sets of curing productions system. In the curing process, temperature data be p
6、icked by thermal resistance Pt100 and be transformed by EM231,then it delivers to CPU224. Pressure data be gathered by far transmission pressure gauge, and be delivered to CPU224 after EM235 transforms, too. All the control parameters are set by the upper computer and transferred to CPU224 before th
7、e production.In the production, the host computer receives data and storages it, and plots curved line of the situation of actual temperature and pressure, manages the production and so on. PLC completes the PID control, and the PID result is used for adjusting the admission valve and opening or clo
8、sing the bleeder valve. When the temperature request cant be fully satisfied, and the deviation is in the permission scope, PLC will automatically completes the equivalent vulcanization and rings the alarm. When the deviation of hypothesis and actual are too big, the alarm will ring also and conclus
9、ion the curing. The system can also be controlled by manipulator when there is something wrong with the auto-control system.MCGS this version of the database do not have enough room for storage data, MCGS reached the maximum capacity of the database when the previously stored data is lost. And SQL d
10、atabases, there is enough space, this problem can be avoided. Therefore, the form of a database to its MCGS converted into SQL database, in order to expand the storage space.Key words:S7-200;MCGS software;equivalent vulcanization;SQL Server Database目 录摘 要IAbstractII第一章 引 言1第二章 工艺及设备22.1设备生产线主要内容22.2
11、主要技术参数22.2.1工艺要求22.2.2设备要求3第三章 设计整体思路83.1设计原理图83.2上位机介绍9第四章 MCGS组态软件104.1 MCGS组态软件概述104.2 MCGS组态软件的整体结构104.2.1 MCGS组态软件五大组成部分114.3主控窗口组态134.4设备窗口组态144.5用户窗口组态164.6实时数据库174.7运行策略组态194.8脚本程序204.9 MCGS数据处理204.10MCGS报表输出214.11 MCGS曲线显示224.12轮胎硫化组态窗口的介绍23第五章 数据库转换285.1ACCESS数据库与SQL数据库285.2导入的方法29第六章 下位机P
12、LC及其它器件功能介绍316.1可编程控制器PLC316.2 PLC的构成316.2.1CPU的构成316.2.2I/O模块326.2.3电源模块335.2.4底板或机架336.3西门子S7-200336.4 硬件电路336.5 CPU224376.6热电阻模块EM231RTD396.7 EM235CN压力采集模块416.8伺服放大器DFC-1100416.8.1概述416.8.2主要技术参数426.8.3工作原理与机构426.9手操器DFD-0500436.10电动执行机构DKZ5500M446.10.1执行机构的主要组成部件446.10.2位置定位器46第七章 结束语47参考文献48致 谢
13、49 第一章 引 言轮胎产业是国民经济支柱产业之一。我国近几年来的汽车、轮胎工业已取得了较好的发展和成绩。硫化工序是轮胎生产中的最后一道工序,硫化三要素(温度、压力、时间)的有效控制直接关系最终产品的质量。传统硫化工序的控制一般只实现综合管理控制,采用单点联动控制硫化的压力、温度和时间,电气控制的系统中有大量的按钮、开关和信号灯等,而这些参数记录、存取、打印和最终产品条形码的控制则很难实现或不够普遍。本项目不但能实现综合管理控制,而且还能实现智能控制。采用先进的PLC中型机进行相应的压力、温度的处理,并实现硫化过程的机械手和小车动作的自动控制和所有硫化介质的切换;利用上位机通过组态软件实现所有
14、设备硫化过程及设备状态的中央集中监控和远程控制,硫化过程中的时间、压力、温度这些重要的参数,上位机除实现监控的功能外,还实现记录、存储和打印的功能。利用组态软件实现硫化时间、压力、温度变量分析,并根据变量函数关系实现变量自动调整,最后实现最终产品的监控记录、存储和打印等。整条生产线可实现机械化、自动化、智能化。第二章 工艺及设备2.1设备生产线主要内容设备要满足硫化时间、温度、压力曲线,硫化曲线中各段时间及温度可调。数据与曲线可同时显示在上位机上,并可同时实现现场控制和远程控制。上位机采用 MCGS组态软件制作并完成工艺监视界面、设定值输入、报表输入输出和趋势曲线显示。下位机则用了PLC S7
15、-200实现对硫化温度、压力的自动化控制。整个硫化过程的数据以报表形式生成、存储。2.2主要技术参数1、工件类型:轮胎2、硫化控制的过程:全自动3、使用条件:电压:220V15%,工频50Hz环境温度:0554、材料参数:各种混炼胶2.2.1工艺要求(1)温度控制精度为1(0160)(2)蒸汽压力控制精度0.02Mpa(3)测温输入点为9点,即罐体上,中,下各三点(4)罐体上、下的温度差超过输入的设定值时,自动排放灌底冷凝水,保证硫化罐体内的温度平衡性、均匀性。(5)温度达不到要求时,根据公式自动计算等效硫化时间,自动进行等效硫化。等效硫化公式(气质硫化温度系数可调)如下:公式如下: (1-1
16、)1温度为t1的硫化时间2温度为t2硫化时间K硫化温度系数(该系统根据产品不同为可变值)图2.1温度压力控制曲线时间段1升温段1时间段2恒温段1时间段3升温段2时间段4恒温段2时间段5升温段3时间段6恒温段3时间段7降压段1时间段8恒压段1时间段9降压段22.2.2设备要求2.2.2.1上位机要求:(1)各种输入数据可导出的Access格式电子文件与网络数据库中。(2)上位机可控制两台硫化罐同时或单独进行自动生产。(3)上位机可实时单独或同时显示两台硫化罐的工作参数和趋势曲线。(4)上位机留有与生产调度系统的接口功能,可自由的与产生系统交换各种信息。(5)根据要求,将输入的数据与生产产生的数据
17、输出。A第一种输入报表1,随时输入表2.1 输入报表1 输入要求零件名称5-30位文本生产年份08-99等年份生产月份1-12数字喷砂操作者工号数字6位刷胶粘剂操作者工号数字6位第一遍刷胶粘剂批次数字7位第二遍刷胶粘剂批次数字7位第三遍刷胶粘剂批次数字7位成型日期1-31数字使用胶料名称5-10文本使用胶料滚次1-20数字使用胶料日期1-31数字备注30个汉字硫化日期1-31数字硫化操作者工号数字硫化罐次1-12数字硫化胎号1-999数字通过输入的生产年份、生产月份、硫化胎号生成7位唯一的胎号。例如:0801001(后3位数字为硫化胎号)B第二种输入报表2,操作者直接输入。通过零件名称、生产年
18、份、生产月份、硫化胎号与报表1看直接调用报表3的输入工艺与报表4输入的参数。当没有输入参数时,提问取消操作或是开始非自动生产,上位机自动记录数据。表2.2输入报表2输入要求零件名称5-30文本生产年份08-99等年份生产月份1-12数字硫化操作者工号数字硫化日期1-31数字硫化罐次1-12数字硫化胎号1(起始范围)1-9999数字硫化胎号2(结束范围)1-9999数字硫化胎号2应大于硫化胎号1输入错误自动校验。C工艺输入报表3表2.3输入报表3操作顺序温度时间升压蒸汽压力到保持蒸汽压力到升高温度到保持温度升高温度到保持温度降低蒸汽压力到保持蒸汽压力降低蒸汽压力到其中操作顺序用下拉式菜单按以上几
19、种选取。D参数设定报表4使用胶料名称、硫化热量参数(等效硫化参数)(7)输出报表:A按生产年份、生产月份、硫化日期分别统计产量。B轮胎输出报表1所有输入数据生成唯一胎号。C按生产的胎号范围输出此范围内报表2所有数据以及工作实时生成的温度与压力曲线。D非自动生产时的报表2所有数据与实时生产的温度压力曲线。(8)下位机程序出现问题时,可由上位机下传至下位机,维护其正常使用。(9)上位机系统能够对生产情况同时进行现场和远程的实时监控。(10) 当进入等效硫化时,系统提供15秒报警功能。(11) 同一层热电阻的误差超过设定值时,进行30秒的报警。(12) 硫化温度低于硫化曲线设定值输入要求时,进行1分
20、钟报警。2.2.2.2下位机PLC要求:(1)应满足甲方提供的硫化时间、温度、压力曲线。各段时间、温度、压力参数可调。(2)当温度达不到要求的时候,根据实时温度,按给定公式和设定的硫化温度系数自动计算等效硫化时间,PLC能自动实现等效硫化功能。第三章 设计整体思路3.1设计原理图图3.1设计原理总图本系统采用接在同一台计算机上的两台PLC可独立的实现对两套硫化生产系统的控制。硫化中的温度数据由热电阻Pt100采来后,经EM231转换,再送到CPU224。压力数据由远传压力表采集后,经EM235,再送到CPU224。控制参数都是通过上位机设定并于生产前传到CPU224的。3.2上位机介绍硫化过程
21、中,上位机完成数据的传递,绘制图形,数据存储,产量统计等功能。1、数据传递(1)硫化过程中数据的传递是双向、分明进行的,且具有周期性。上位机和下位机通过电缆RS232、RS485实现数据的传递和通信。(2)MCGS状态下,通过在设备窗口建立通道连接,可将实时数据库中的数据装入下位机CPU224对应的寄存器中。其中变量寄存器(V),位寄存器(M)和输出映象寄存器(Q)可读可写,输入映象寄存器(I)为只读。(3)本工艺中,上位机在硫化开始前,要向下位机传送温度给定信号的三个跃变点的值(如130,140,150,随工艺要求而定),压力的两个跃变点值(如0.3Mpa,0.1Mpa,随工艺要求而定),九
22、段硫化时间值,PID参数,等效硫化系数等数据。(4)硫化过程中,上位机要接收来自下位机的实时信号:八个热电阻的温度值,一个压力传感器的压力值,还有上、中、下层的平均温度值、实际值,三个报警状态,启动、停止、复位状态,硫化结果信号等。上位机将根据设备通道中的设置,对它们进行周期性采样,并读入到实时数据库中进行进一步处理。2、绘制曲线、实时曲线和历史曲线硫化过程中各种曲线和报表是把实时数据库和历史数据库中的数据对象的值以时间为横轴的形式绘制出来,通过对实时曲线的监控,可以看到当前设备运行的情况,并且操作者还可以调用历史曲线和数据,能够知道过去一段时间内的生产情况,便于发现问题。3、数据的提取和报表
23、的输出生产过程中各种报表(包括产量统计报表)的输出都应用到了MCGS中的数据处理和报表输出功能,因此为了完成显示,还要编写相应的脚本程序。第四章 MCGS组态软件4.1 MCGS组态软件概述MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台,能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及
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