1  引言

    我廠電鍍車間的生產設備，特別是控制設備，基本上是全套引進日本的產品，在國內處于領先地位。但現場顯示作業數據的儀表，則相對來講顯得較落后，除溫度、PH儀表外，其他儀表大多是指針或浮球等指示，讀數不便。另一方面，由于電鍍產品的特殊性，特別是銅板鍍鎳，周期較長，一般需3～7天，作業過程中需記錄大量數據。而電鍍車間由于人員缺少，一則無法做到連續性記錄數據（通常1～2小時記錄一次）。再則夜間無人值班，造成該時間段數據空白。這些缺陷，給技術人員在分析產品質量的影響因素，如何提升產品質量等帶來了較大困難，特別是一旦出了質量問題，因缺少真實有效的數據而無法進行分析。

    另外，夜間無人值班，生產過程中若有異常情況發生，則無法獲知，更談不上及時處理，造成產品質量受影響或報廢。并且由于需要人工抄錄數據，浪費了大量勞動力。

    鑒于上述狀況，希望通過計算機對現場作業數據進行自動采集，真實有效地反映作業過程，同時提升我廠電鍍設備能力的市場形象。 

2  設計目標

    系統應實現如下功能：

    （1） 自動無間斷地進行現場作業數據的采集；

    （2） 數據的圖表顯示及友好的人機界面；

    （3） 報警系統，具備報警的歷史記錄、無線報警等功能；

    （4） 生產作業及其數據的計算機無紙化管理；

    （5） 各種作業數據的圖表打??；

    （6） 遠程監視功能。 

3  系統實現

    系統分設備層與計算機層。設備層由PLC及現場儀表等組成，所有的模擬量信號通過轉換器轉換為4～20mA電流后傳送。PLC負責對現場作業數據的采集，并與上層計算機進行數據交換（其中一電鍍車間采用Profibus通訊協議，通訊速率3Mbps,二電鍍車間采用MPI通訊協議，通訊速率為 187.5kbps）。至于計算機層，采用分布式多客戶機的組態方式。兩個車間分別由兩臺服務器負責與PLC的通訊、數據采集歸檔、報警歸檔等，另幾臺 PC機作客戶機用，其共享服務器的數據，但擁有各自的項目文件。

    幾臺客戶機分別放置于車間現場、休息室及辦公室，其主要負責畫面的顯示:

    （1） 以設備的運轉狀況、管道內鍍液的流向及各種參數的顯示等真實反映作業狀況；

    （2） 以原電氣控制箱的儀表、指示燈等的顯示方式、布局進行表達，適應操作者原有的習慣；

    （3） 提供模擬量參數的曲線描述，方便用戶的技術分析；

    （4） 提供報警歷史查詢。

    系統結構如圖1所示：

圖1     系統結構圖  
    （1） 模擬量數據PLC程序處理

    所有模擬量傳輸為4～20mA電流信號，對應各變送器的量程，需程序處理（雖然Wincc變量設置中有對應比例關系，但小數點后精確度不夠，通過PLC程序處理，還可實現數字濾波），其中溫度計算程序部分示例如下:

    OPN  DB2

    L  PIW448

    T  MW100

    L  MW100

    DTR

    PUSH

    L  1.000000e+002

    ＊R

    PUSH

    L  2.764800e+004

    /R

    T  DB2.DBD0

    在模擬量數據的歸檔方面，限制了歸檔的數量，一億條數據記錄，根據32個模擬量每6s一次的采集頻率計算，大約可容納2年的作業數據量，占用20G的存儲空間，在投入運行后，用戶可定期將數據導出。

    （2） Wincc部分程序處理

    系統附加了作業數據的錄入及管理功能，如:作業令、銅板編號、工藝卡號、作業的起止時間等。為方便操作者正確錄入作業的起始時間與結束時間，系統設計為:整流器電源開，則系統自動顯示并填充作業起始時間輸入框，同時進行電鍍通電量的累計，而當整流器電源關時，系統自動顯示并填充作業結束時間輸入框。電量的累計在全局腳本中作定義并每分鐘觸發運行一次（如1#鍍鎳槽的電量累計，單位KAH，采用C語言編程）:

    由于需要歸檔的參數較多，歸檔數據的調用使用參數動態查詢，部分程序如下:

    static double leiji1;

    if （GetTagBit（"SW1"）==1）

    //返回類型:BOOL

    ｛leiji1=leiji1+GetTagDouble（"CUR1"） /60.0/1000.0;｝

    else

    ｛leiji1=0;｝

    //返回類型:double

    SetTagDouble（"dianliang1",leiji1）;

    //返回類型:BOOL

    return 0;

    ｝

    注:“SW1”為電源開關輸入信號變量，“CUR1”為電流信號變量。

    在報警處理方面，系統分一般報警與極限報警，一般報警僅在計算機上作顯示性提示而已，而極限報警則通過GSM網絡發送手機短信至有關人員。這里，筆者應用了KONDER公司的OPPLC與GSM傳送站產品，并在PLC程序中設定:當極限報警產生時，由一個上升沿信號觸發報警傳送，并且在報警沒有處理的情況下，每十分鐘發送一次（當有關人員收到信息后，也可將原信息回復終止報警）。部分無線報警PLC梯形圖如圖2。當系統輸入端In0有高電平輸入時，置位MB0（MB0對應OPPLC內定義的手機短信內容，并通知GSM傳送站將該消息發送到有關人員手機，發送后MB0自動復零），MB10與 MB100主要構成循環發送的功能，其中MB10設置為可接受手機短信功能，收到報警原文后該位置1，所以，用戶可在收到手機短信報警后回復以切斷報警的繼續發送。  

圖2     無線報警PLC梯形圖  
    該報警系統可最多設置6個接收報警的對象（人員）。 

4  結束語

    該項目完成后，方便了現場工人的作業，不管是在一電鍍、二電鍍或車間辦公室，對二電鍍鍍鎳系統的作業情況都能一目了然，工人可根據實際情況在二個車間內移動作業。另外，由于數據是自動采集且自動記錄，大大降低了勞動強度，并且向無紙化管理轉變。系統具備的遠程無線報警系統，將進一步為生產質量保駕護航，同時大大提升了我廠電鍍的市場形象，這也是一種無形的效益。