工控机技术在砖瓦行业切码运系统中的应用.docx
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工控机技术在砖瓦行业切码运系统中的应用
工业控制计算机技术在切码运系统中的应用
马海龙、赵延涛
（山东矿机迈科建材机械有限公司）
摘要：
本文对工业控制计算机技术进行了概述。
通过介绍自动化切码运控制系统工控机技术的应用，简述了其主要功能及其先进性，并对其在未来工业中的应用做了展望。
关键词：
工业控制计算机技术；工控机;切码运
[Abstract]ThisarticleintroducesIndustryControlComputerTechnologyinsummary.ByshowingapplicationofIndustrialControlComputerTechnologyincontrolsystemofAutomaticHandlingEquipment,itpresencesitsmainfunctionandadvantages,andfurtherforcastsitsindustrialapplicationsinthefuture.
[Keywords]IndustrialControlComputerTechnology;IndustrialControlComputer;AutomaticHandlingEquipment
1.前言
工业控制计算机技术为我国工业自动化、信息化和国防安全的发展提供了一套完备的自动化控制解决方案，促进了我国国民经济的迅猛发展。
与此同时，也为工业控制技术的更新换代起到了积极的促进作用。
随着计算机技术在工业控制领域日益广泛的应用，工业控制计算机技术的发展前景将十分广阔。
工控机（IndustrialPersonalComputer——IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
它与普通计算机相比具有以下特点:
1）机箱采用钢结构，有较强的防磁、防尘、防冲击能力。
2）机箱内采用专用底板，底板配置高强度PCI和ISA插槽。
3）机箱内设置专门电源，电源有较强的抗干扰能力。
4）具有长时间连续工作能力。
工控机与计算机一样具有良好的人机界面。
它与PLC相比，具有以下特点：
1）具有良好的设计和应用界面。
其操作和应用优于单一的菜单驱动模式。
2）具备多线程多任务性。
满足当前工业领域较复杂的多任务系统控制要求。
目前切码运系统大多采用PLC进行控制，通过操作台及触摸屏进行设备操作，可视化程度较低。
随着用户对可视化，尤其是人机界面要求的提升，采用工控机进行控制将成为必然。
基于此，我们对传统的切码运控制系统进行了改进与升级，将原有PLC控制替换为工控机控制。
扩充其控制容量，提高兼容性和抗干扰能力，并添加了新的功能，使之具有良好的人机界面，以更好的满足客户的需求。
2.工控机切码运控制系统简介
工控机切码运控制系统将数据采集、处理、控制集为一体，编写为专用控制软件。
此软件智能化程度高，内置语音报警功能，能够在第一时间内报告设备故障的出处和原因，有效缩短了故障维护的时间；同时具有良好的人机交互界面和动作演示功能，满足了客户对可视化操作的需求。
系统架构如图一所示：
图一系统架构图
系统由工厂管理级、现场级组成。
工厂管理级由控制计算机和监控计算机组成，通过以太网与现场级工控机组成局域网络。
依托管理计算机的wincc监控软件和ERP管理软件，实现现场的实时监控和调度。
现场级由下位工控机、通信模块、信号采集与发送模块、精密传感器和伺服控制器组成。
下位工控机通过profibus总线协议将工控机与变频器、编码器和机械手等连接，实现传动速度的设定、砖组位置的确定和砖组码放位置的给定；通过CAN总线协议与检测元件、执行器连接，实现信号的采集和控制指令的发送。
3.工控机切码运控制系统主要特点
3.1智能化
系统综合运用了计算机网络技术、智能控制技术、自动化技术，实现了生产工序的智能自动管理。
具体体现在：
1）生产过程全自动化
操作人员在主控机上设置生产参数、下达生产指令后，主控机自动分析生产参数，生成相应的分级控制指令，下达给各子系统。
在主控机的管理与调度下，整个生产线无人干预地全自动运行。
2）故障处理自动化
◆自动检测设备故障。
◆多数故障可在线自动启用备用设备，以避免停工。
◆少数需人工干预的故障，自动报警（语音、屏幕提示）、手机短信通知。
3.2模块化
整套系统分为主机控模块、切割模块、编运模块、码坯模块等。
各模块间保持高度的独立性，通过标准接口相互通信，便于对各模块进行单独的管理、升级与维护，也简化了设备安装调试的工序。
3.3网络化
1）系统结构中，现场级与工厂管理级构成局域网，实现系统的集中控制、监视及调度。
2）制造商通过VPN与客户设备联网，技术人员可远程调取客户设备上的设备运行日志、配置参数等技术文件，对客户设备进行远程维护。
4.工控机切码运控制系统主要功能
本系统除兼容了PLC控制系统的功能外，添加了用户管理功能、设备间互检功能、语音报警功能、工作运行在线显示功能、远程调试功能、运行日志查看功能、系统帮助等。
系统主界面如图二所示：
图二系统主界面
4.1用户管理功能
要实现系统的安全管理，首先必须解决操作者的身份识别问题，然后再进行必要的业务授权工作。
根据操作权限，系统将操作者分为管理员和普通操作员二类。
管理员拥有最高管理权限，可查看系统所有功能，包括普通操作员的添加、删除、修改，查看启动日志等；普通操作员具有最基本操作权限，只能进行日常的设备操作及维护，如系统启停、手动调试等。
用户管理界面如图三所示：
图三用户登录界面
4.2工作运行在线显示功能
为最大限度使用户对切码运设备运行情况直观掌控，我们增添了切码运设备运行在线显示功能。
此功能可直观的显示某一区域的即时运行情况及设备的当前工作状态。
设备启动后，选择某一区域，即可查看该区域设备的即时运行情况。
以编组区3号机为例，效果如图四所示：
图四动画效果截图
4.3设备间互检功能
为保证砖坯得到精确处置，信号的检测至关重要。
确保传感器正常工作，是设备正常运行的必要前提。
传感器工作正常与否的检测有两种方法可行。
一是依靠硬件，实现设备的自检；二是依托软件，在逻辑上实现设备互锁。
为节约成本计，我们采取依托软件的方法。
具体体现为：
依托专用软件管理相邻的两个传感器，信号顺序通过第一个传感器，经过设定的时间后，系统将自动检测第二个传感器，判断信号对错有无，据此发出指令，调整设备运行状态。
4.4语音报警及在线显示功能
在整套设备运行过程中，系统实时监测设备运行情况。
当系统出现故障时，报警功能启动。
语音告知用户故障出处，将故障原因写入日志文件，同时系统自动启用设备备用设置，规避停机，保障设备运行畅通。
用户通过语音安全警示后，再行排除设备故障，保障了维护人员的人身安全。
4.5运行日志记录功能
现代软件技术日益丰富，彻底清除软件中的错误已经成为不可能。
那么，及时发现错误、定位错误现场信息，迅速排除软件错误成为非常重要的工作任务，甚至在软件实际运行环境中也是如此。
软件运行日志就是捕获错误现场信息的一种重要手段。
该运行日志将记录设备的启、停时间，每台设备部件动作的运行情况及报警情况等。
设备启动后，运行日志记录功能启动，用户可以选择查看当前某一设备的运行情况，也可选择查看以往的记录。
其界面如图五所示：
图五运行日志查询界面
4.6远程调试功能
随着网络技术和计算机技术的飞速发展，网络成了我们工作和生活不可或缺的一部分。
网络化的发展，使异地调试成为可能。
在客户许可的情况下，制造商可通过VPN虚拟局域网与现场工控机联网，获取设备运行日志，查看设备工作状态。
可以快速实时的了解和解决系统所遇到的问题，减少服务成本、缩短维护时间、增加企业效益。
5．工控机技术应用的未来展望
工控机的应用已经渗入人们生活的各个领域，随着工控机行业应用范围的进一步扩大，其势必将越出工业应用的范畴。
到2020年，中国将以信息化的实现，引领国家走向现代化。
期间工业控制计算机技术将迎来良好的发展机遇，工控机技术商用化前景将十分广阔。
以CompactPCI总线技术为核心，覆盖CompactPCI、PXI和ATCA的新一代工控机技术必将引领这个时代的潮流。
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