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岸邊橋式集裝箱起重機PLC程序的設計與實現

4. 應用與結果分析

4.1. PLC程序在岸橋上的應用情況

4.1.1. 實際應用情況

我們將該PLC程序應用于外高橋四期集裝箱碼頭**臺岸橋設備（整個項目共十二臺）六臺岸橋開始投入使用并成功地使用至今，根據碼頭工程部工程師的反映，該程序運行得非常可靠，**出現過由于程序原因造成的故障，而且整個程序運行速度快，思路清晰，易于理解，變量名通俗易記，對岸橋的監控，故障查詢方便。同時，由碼頭合資方馬士基船務公司聘請的外方咨詢公司對該程序也進行了鑒定并予以肯定。

4.2. 與其他岸橋PLC程序的比較

在本程序的開發設計和實現中，我們也參考比較了GE，ABB等一些*電控供應商的岸橋PLC程序：相比而言，我們的PLC程序有如下優點：

l 合理地采用主程序調用子程序的結構，這樣的好處是：

n 整個程序思路清晰：各個主要機構的控制，各個輔助機構的控制，都有相應的子程序，即功能FC來實現。較終這些功能FC在主程序OB1中調用。

n 對岸橋的監控方便，快捷：用戶如果想查找到監控的某一裝置，比如需查看指示燈，那只要找到“指示燈”這一功能FC，將其打開，不用花很多時間就能找到，大大縮短了查找時間。

l 整個程序的變量名采用縮寫，通俗易懂，加上變量附帶的注釋，方便了碼頭工程人員對程序的掌握，而且工程人員很容易記住一些常用的變量名，如起升上升允許的變量命是HUPPRM是HOIST UP PERMIT的縮寫，在熟悉了變量名后，可利用PLC軟件SIMATIC MANAGER自帶的查找功能（GO TO bbbbbbbb），很快找到該變量對應的程序行，進一步縮短查找時間。

l 程序的編寫采用PLC特有的“梯形圖”語言，十分直觀。“梯形圖”語言是一種類型繼電器圖紙表示方法的語言，對電氣工程技術人員來說具有親切感，看程序就象查看原理圖一樣，更容易理解。

l 整個程序簡潔，實用，使用嵌套少。在程序編寫思想上較多地考慮利于用戶監控， 查找與理解，而不是單純從我們怎樣編寫方便的角度出發。

岸邊橋式集裝箱起重機PLC程序的設計與實現

3. PLC程序的統一性問題

3.1. PLC程序統一性問題的發現

在岸橋的PLC程序編寫完成后，我們隨即在岸橋上進行了調試，由此發現了程序的統一性問題，該問題是這樣的：我們所進行的這個項目有12臺岸橋，在岸橋上，有些數據的定義需根據現場的實際情況來定義，舉一簡單的例子：

比如小車機構位置編碼器的零位數據OFFSET，對于調試的*一臺岸橋，我們可以很容易加以這樣定義：將小車機構行駛到最后面的終點位置，讀出小車在該位置時位置編碼器的讀數，以此作為小車機構位置編碼器的零位數據OFFSET。但我們在調試*二臺岸橋時發現，由于機械安裝的誤差，*二臺小車機構行駛到最后面的終點位置時，讀出的小車位置編碼器讀數與*一臺岸橋的數值不相同。也就是說，我們必須將*二臺岸橋的小車機構位置編碼器的零位數據OFFSET設置成不一樣的數據。

與此有相同問題的數據還有諸如重量傳感器的比例系數，小車自動停車時停車位置點，俯仰機構的上升終點位置等等。這些問題都產生了一個后果，調試結束后每臺岸橋都有對應的PLC程序，彼此之間不統一。

3.2. 解決PLC程序統一性問題的分析

分析這個問題，我們設想了以下解決問題的方法：

n 我們可以增加設計這樣一段解決問題的“岸橋編號識別”程序：首先讓各臺岸橋編號：比如岸橋1，岸橋2。。。。。。岸橋12，PLC程序運行“岸橋編號識別”程序來判定該岸橋的編號，如果是岸橋1，“岸橋編號識別”程序就執行將岸橋1的數據裝載到一“共用數據塊”。

“岸橋編號識別”執行完畢后，我們所需要的數據都在這“共用數據塊”中，之后PLC在程序運行時，如需要用到那些各臺岸橋有差異的數據，就可以從該“共用數據塊”中讀取所需要的數據

PLC在紙機堿回收蒸發工段的應用

DI模板主要用于顯示電機啟停和過載指示；DO模板用于控制電機啟停；AI模板主要用于對電動機電流、功率以及各測控點如溫度、壓力、流量、液位進行采樣顯示。DO模板在實際應用中為提高抗干擾能力和控制容量要通過中間繼電器隔離，由中間繼電器觸點去控制電氣設備（如接觸器etc）。模擬量輸入模板在使用前要通過跳線組態成本方案所需要的輸入方式。

各模板的型號、數量確定后，再選擇放置模板的框架的型號和數量以及電源的型號和數量。較終選用長為530mm的導軌。據模板的數量選取擇4個機架，考慮到成本問題而選取用了3個S7-300機架，1個S7-400機架，一個為主框架（含3個機架、一個S7-400機架、2個S7-300機架）放在蒸發主控制拒中，另一個遠程控制I/O框架（含一個S7-300機架）放在ET200蒸發控制柜中。

2控制措施

紙機堿回收控制中濃黑液在線測量一直是一個難題，而濃度控制是堿回收蒸發工段的較終控制目標，其控制效果的好壞對后續燃燒工段起著舉足輕重的作用，雖然濃黑液的濃度無法直接測量，但在本項目中可利用黑液的沸點在一定的壓力下隨其濃度的增大而升高的特性進行間接測量。即D= F（P，T）其中 D：濃度P：壓力T：溫度。為了使系統更穩定，對濃黑液的濃度和進效蒸汽實施串級控制方案。事實證明在對駐馬店遂平白云紙業的工程中不但效果穩定而且節能。如圖：

圖2   濃黑夜濃度控制方案

圖2 濃黑夜濃度控制方案

3軟件設計

本系統采用西門子公司的S7-300系列產品。在設計當中，根據設備測控點的情況和廠方用戶的要求，系統以S7314-2DP控制器為核心，通過PROFIBUS-DP總線與2個ET200M遠程站相連（如圖2 所示），用于采集現場儀表數據信息和控制算法的實現。在現場實際應用中，數字量輸入輸出，、模擬量輸入輸出都留有部分備用，已備系統將來擴充的需要。西門子公司的ET200系列是采用PROFIBUS-DP協議的分布式I/O，應用時，S7PLC作為DP主站，通過帶有集成DP接口的CPU315-2DP接到PROFIBUS總線，而ET200作為DP從站接到PROFIBUS。整個控制系統采用兩個控制柜（主柜和副柜）。S7主站、#1 ET200M從站放在主柜，采集系統的模擬信號；#2 ET200M從站放在副柜，用來采集工段的電動機執行機構閥位反饋信號及輸出執行機構的驅動信號。系統采用主站加從站的結構，可使系統造價降低，并且擴展靈活。

據本工段的工藝特點和工藝要求，我們編制了采樣子程序，該程序主要用于對所設測控點的溫度壓力流量進行信號采樣；受外界影響，在不同時刻所采樣的信號精確度不夠高，為此我們又編制了濾波子程序，以及PID控制程序和量程轉換子程序、電機啟停子程序、設備間連鎖子程序等。

4人機界面操作系統（HMI）

這部分主要由操作站、工程師站和打印機（外部設備）組成，實現人機接口。它的主要功能是集中各分散過程控制裝置送過來的信息，通過監視和操作，把操作和命令下送到各分散控制裝置。工業控制PC以Wincc作為人機界面，并分別設置了操作員站和工程師站。操作員站（OPU）用于畫面顯示、報警、泵和電機的手/自動啟停以及現場各被控參數的采集、顯示和控制，而工程師站（ENG）用于工程師對生產現場的監視、打印報表以及對工藝參數和控制器參數的修改等。操作員站和工程師站的畫面組態軟件選用SIEMEN公司的WINCC完成用戶二次軟件開發。PC的主要功能是顯示工藝流程、電機及閥門等的運行狀態及控制、故障報警、故障發生的部位及其處理方法；顯示溫度、液位等模擬量，并能通過打印機打印。WINCC是西門子公司專門為過程控制和現場監控開發的監控系統軟件，本系統分別制作了蒸發工段一、蒸發工段二個工藝畫面，畫面中的各參數的設定都是隨著PLC的改變而改變的。工作人員可以通過這些畫面監控各個電動機的運行和池中液位的高低，而且可隨時根據系統運行狀況而直接控制電動機的運行。