《无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北工业大学硕士学位论文 ii无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发 摘摘 要要 随着工业企业运行规模的不断扩大，监控系统经历了五个阶段的发展，在各领域中广 泛应用。 为适应我国冶金行业的良好发展趋势， 必须保证运行过程中对现场状况实时了解， 因此需要有更合理和完善的实时监控系统。 在对无头轧制多级传动模拟实验台进行研究与开发，对工业控制计算机、现场总线及 组态软件基本性能特点进行充分分析和研究基础上，设计与开发了基于工业组态软件 WinCC 6.0 的无头轧制上位机监控系统。 本文主要介绍了无头轧制计算机监控系统的组成、 结构、硬件配置、软件实现
2、及功能。根据现场应用的实际情况，组态软件不仅能完成控制、 数据传输功能、且具有丰富的数据存储和实时报警功能，其功能模块参数可修改。该系统 通过 MPI 方式与 PLC 相连接，PLC 通过 PROFIBUS-DP 总线网络与生产设备进行数据通 讯，并详细介绍了上位机与 PLC 之间、PLC 与变频器之间的通讯技术、硬件配置及软件设 计。 通过实际运行，相比于人工监控，无头轧制上位机监控系统能更快地发现现场生产设 备的异常情况，减少人工劳动量，提高生产效率。通过对采集数据的进一步分析，可为安 全生产提供更多的参考。 关键词关键词：无头轧制，PLC，监控系统，PROFIBUS-DP，数据通讯，Wi
3、nCC，STEP 7 无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发 iiiTHE RESEARCH OF THE SYSTEM CONFIGURATION AND THE NETWORK CONTROL OF THE ENDLESS ROLLING SEYSTEM Abstract Along with the expansion of the industrial enterprise scale, the supervisory system has also experienced five stages development. Because of the good developme
4、nt of metallurgy industry in our country, must guarantee to understand the scene situation real-time and solution the problem, so it is necessary to have the more reasonable and the perfect real-time monitoring system. On the basis of the research on metallurgy works and the analysis and research on
5、 the basic capability of industry control computer, field-bus and state view software, this thesis designs and researches the monitoring software system for Endless rolling simulative test-bed base on WinCC. The system is a part of monitoring system for endless rolling controlling system. The thesis
6、 mainly introduces the structure, hardware configuration, software configure and function of the endless rolling monitoring system. According to the field application, the software completed many functions of fieldbus instruments. Field instruments not only have functions of control, communication,
7、also have data store and alarm function, and parameters can be modified . The monitoring system for endless rolling system is connected with the device units by PROFIBUS-DP bus network. It introduces the communication technica between the monitoring software system and PLC, and between PLC and inver
8、ter，also introduces the hardware configure and the software design. Comparing with the manual supervisory and control, the monitoring software system for endless rolling system can find abnormal situation of production facilities quickly and improve efficiency of production and reduce amount of labo
9、r. By further analyzing of the collected data, more benefits to safe producing can be obtained. KEY WORDS: endless rolling, PLC, monitoring software system, Profibus-DP, data communication, WinCC, Step 7 无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发 i河北工业大学硕士学位论文 6 第一章 绪论 1-1 课题的提出 1-1-1 监控系统的概况及国内外发展 1-1-1 监控系统的概况及国内外发展 随
10、着工业企业运行规模的不断扩大， 仅仅实现对各种现场设备的控制已不能满足更高的要求， 而对现场设备工作状况的实时反应才具备更多的实际意义， 因此对现场情况的监视控制系统也应运而生。由于企业的现场环境越来越复杂，要监控的目标更加多样化，致使监控系统的结构越来越分散化。传统的可编程序逻辑器 PLC（Programming Logical Control）直接控制现场设备的方式已经不能适应系统拓扑结构的分散化要求，而发展后将 PLC 和现场总线技术相结合的应用中仅依靠 PLC 编程来实现对设备的控制也不再适应目前控制系统的要求，因此，工业监控系统开始倾向于使用计算机网络系统14。 随着计算机技术、通信
11、技术、网络技术、控制技术不断更新，监控系统至今已经历五个发展阶段，逐渐向开放型、智能化的方向发展56。 （1）集中式监控系统：以单板机为控制装置，与上位机通过串口相连，所有模块集中在若干个机柜中，这种系统技术比较落后，不符合分布、开放趋势。 （2） 基于模拟仪表的监控系统： 以 “集散式控制系统 DCS （Distributed Control System） ”为理论基础，采用成熟的模拟仪表，以“传感器、变送器、控制器和执行机构”为系统模型构成，这类系统开放性不足，系统维护和升级都不便。 （3）基于智能仪表的监控系统：一般由监控主机、CPU 模块、I/O 模块、智能仪表、带电执行机构、MOD
12、BUS 网络等组成。 （4）基于现场总线的监控系统：现场总线控制系统 FCS（FieldBus Control System）运用数字通信、计算机、自动控制、网络、智能仪表等先进技术，具有全分散、开放性、全数字化、 智能、 双向、 互联、 多接点、 多分支等特点， 现场总线标准有 Profibus， CAN， Lonworks，WorldFip 等。 （5）基于计算机网络的监控系统：设备直接连到网络或连到与网络兼容的 I/O 数据集中器上，保留网络的物理层及数据链路层协议，应用层使用现场总线定义的协议。 传统的 DCS 由于采用专用网络、专用的控制设备、专用软件，使得系统造价高，开放性不足，
13、软件维护和升级不便。 目前的监控系统以基于现场总线和基于工业网络为发展趋势，由于 PLC 具有优良的向下分布式 I/O 能力（支持远程 I/O 以及现场总线网络） 、向上高速连接能力（支持高速网络） ，因而越来越多的监控系统是基于 PC-PLC 结构开发的。 计算机远程监控系统是以计算机为核心， 结合多媒体技术、 网络技术以及工业自动化技术的一种监控网络系统， 其明显的优点在于远距离的监控和实效性。 远程监控系统能获得现场信息、并发送到监控中心，通过计算机网络使其能够到达个人桌面 PC 上，从而容易与信息管理系统融合在一起，更好的为管理服务，提高管理水平和效率。 随着用户需求的增加以及其他相关
14、技术的发展， 监控技术的应用将会越来越广泛， 其发展方向具有以下特点1011： （1）体系结构的扁平化和监控管理一体化 无头轧制系统组态与网络控制技术的研究与开发 7由于微处理器技术的发展， 现场信号的处理和控制越来越多地会在底层完成， 从而使得计算机监控系统在体系结构上变得扁平。 另外监控系统与生产调度层、 管理层的集成将不再是十分困难的事情， 底层的各类数据可以向上传送， 在管理层可以及时地看到现场的各类数据，了解现场的各种情况，生产调度层和管理层的指令也可以很容易地向下传送，因而提高了管理的效率。 （2）大型化及网络化 一个监控系统监控的参数量非常多， 可以达到数万个甚至数十万个： 监控
15、的领域非常的宽广，面积可达数十平方千米，距离可达上万千米。由于大型化的需求及计算机网络技术的日渐成熟，基于计算机网络的监控系统越来越多。 （3）多媒体技术 多媒体技术正在迅速地从家庭、 办公室向计算机监控技术应用的各个领域扩散。 通过应用多媒体技术使操作人员能够获取丰富的现场信号。 （4）全球化 坐在办公室里能够轻松地遥控或监测上万千米以外的现场。 因特网技术己经越来越多地应用在计算机监控技术上。当一个人出门在外时，通过手中的便携式计算机，经过因特网可以监控设备的运行状态。 监控软件随着监控系统的发展其功能日趋强大， 在进一步加强对现场各种设备和信号有效控制的情况下， 横向地将其他系统的实用功
16、能归并进来， 如集合信息管理系统 （Manegment Information System, MIS）的管理功能以提高监控软件对各种信息、资源、数据的提取、分析、组织、管理的能力，集合图形绘制系统的图形生成功能，以提高监控系统实景再现能力等，以此为用户提供一个完整的监控系统解决方案。 1-1-2 无头轧制技术的发展概况 1-1-2 无头轧制技术的发展概况 自二十世纪六十年代冶金自动化设备问世以来， 取得了极其迅猛的发展。 特别是进入八十年代，冶金自动化设备的可靠性、实时性、可操作性以及可维护性都得到极大改善。从单元控制装置， 到单体设备自动化， 到全线的自动化系统以及全厂全公司的生产管理的控制系统遍布冶金工业的各个工艺流程。冶金自动化技术的发展、应用及推广，使冶金产品的质量和冶金生产线的作业率获得极大的提高， 新产品新工艺的开发周期也大大的缩短了， 获得了极其显著的经济效益7。 近年来，随着科学技术的不断发展，轧钢技术也得到了快速提高。一大批新技术、新工艺、 新设备的开发和
