摘要：本文主要介紹了EPA在陶瓷壓機(jī)上的應(yīng)用，并使用先進(jìn)的嵌入式控制系統(tǒng)與分布式設(shè)計相結(jié)合的方式進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)了對陶機(jī)設(shè)備參數(shù)的實時采集、實時處理、遠(yuǎn)程診斷、控制、系統(tǒng)柔性管理等功能，滿足了陶瓷機(jī)械設(shè)備用戶個性化配置的需求。

關(guān)鍵詞：陶瓷壓機(jī)；EPA；嵌入式系統(tǒng)；分布式設(shè)計

1 前言

目前陶瓷壓機(jī)運用EPA網(wǎng)絡(luò)集散控制系統(tǒng)可以最大限度地提高其運行安全可靠性，減少控制器響應(yīng)時間，保證信號實時無衰減的輸送，也便于設(shè)備維護(hù)，提供最大數(shù)量設(shè)備單元網(wǎng)絡(luò)拓補，從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。設(shè)備采用可編程計算機(jī)控制器（Programmable Computer Control，簡稱PCC），它具有開放性好、速度快、運算能力強(qiáng)、實時性好、編程語言豐富、功能強(qiáng)大、抗惡劣環(huán)境等特性，能很好地解決陶瓷設(shè)備的安全、可靠、可擴(kuò)展性、便利維護(hù)、經(jīng)濟(jì)等問題。

隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及日益成熟，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以讓高層管理人員不用去車間就能直接獲得工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)工廠管理與生產(chǎn)現(xiàn)場的無縫集成。根據(jù)陶瓷生產(chǎn)線的特點，設(shè)計了基于EPA網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線的陶瓷設(shè)備控制系統(tǒng)的整體解決方案。本文以科達(dá)陶瓷壓機(jī)的控制系統(tǒng)為例，介紹了基于工業(yè)PCC、EPA工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)、變頻器通訊、現(xiàn)場總線單元的陶瓷壓機(jī)自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，同時支持EtherNet、Profibus、CANopen、DeviceNet、SERCOS、Modbus、RS232/485、Lightbus等多種協(xié)議設(shè)備的鏈接。工業(yè)PCC通過EPA工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制設(shè)備建立通信，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和對設(shè)備的自動控制。

2 陶瓷壓機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1陶瓷壓機(jī)的結(jié)構(gòu)

陶瓷壓磚機(jī)是一種用來生產(chǎn)建筑用瓷磚的機(jī)械設(shè)備，根據(jù)所生產(chǎn)的瓷磚大小及種類的不同，壓機(jī)也分為不同的型號，一般是用壓機(jī)主油缸的壓制噸位來區(qū)分，例如筆者公司的壓機(jī)，就分為KD1300、KD1800、KD2100、KD3200、KD3800、KD7800等。盡管型號上有差異，但在結(jié)構(gòu)和工作原理上基本相同，本文主要以KD3800壓機(jī)進(jìn)行闡述。

陶瓷壓機(jī)主要由泵站、橫梁、頂出三部分組成。細(xì)分到閥組，可以分為五個部分：泵站閥組、氣動閥組、橫梁閥組、加壓閥組、頂出閥組，如圖1所示。

2.2陶瓷壓機(jī)的工作原理

泵站閥組和氣動閥組為壓機(jī)的運動部件，為活塞等提供動力，當(dāng)壓機(jī)的前一道工序料車將粉料填入模具之后，橫梁閥組控制橫梁將粉料壓實；隨后加壓閥組進(jìn)一步對粉料進(jìn)行加壓，根據(jù)工藝要求加壓到一定的壓力；保壓相應(yīng)的時間后，橫梁閥組再次將橫梁提升，同時頂出閥組控制頂出機(jī)構(gòu)，將成形的磚坯頂出模腔：隨后由料車將磚坯推出工作位，并對模腔進(jìn)行填料，從而進(jìn)入下一個循環(huán)。

3 基于EPA的陶瓷壓機(jī)分布式控制系統(tǒng)

原有的陶瓷壓機(jī)是以傳統(tǒng)的PLC連接實現(xiàn)控制，具體方式如圖2所示。傳統(tǒng)的PLC控制方式，安裝IO模塊的控制柜與各現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離較遠(yuǎn)，在現(xiàn)場布線時往往顯得雜亂無章，客戶很不滿意，機(jī)器美觀很受影響。再者陶瓷廠生產(chǎn)環(huán)境中的粉塵非常多，現(xiàn)場生產(chǎn)條件相對較差，控制柜與現(xiàn)場過長過多的走線混在一起，會使故障點增多，不便于現(xiàn)場維護(hù)。

2007年11月，EPA（Ethernet for Plant Automation）實時以太網(wǎng)，被IEC（國際電工委員會）接收為現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)，EPA是在自動化領(lǐng)域由我國完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第一個也是唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)。EPA被發(fā)布為第14類型TYPE14現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61158-3-14），可適用于不同應(yīng)用場合的現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)之一。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

工業(yè)以太網(wǎng)（EPA）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中每一個設(shè)備均具有獨立的控制功能，通過軟件統(tǒng)一組態(tài)后，可將控制任務(wù)分散到不同設(shè)備中，形成全分布式控制，由主干網(wǎng)絡(luò)的主控器管理相應(yīng)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的從設(shè)備，人機(jī)界面軟件或本地監(jiān)控觸摸屏直接訪問主控器即可實現(xiàn)對主控器及其從設(shè)備的監(jiān)控。而從設(shè)備也可以全部或部分作為主控器的擴(kuò)展I/O，由主控器完成控制，實現(xiàn)傳統(tǒng)集中式PLC系統(tǒng)的功能。實現(xiàn)傳統(tǒng)集中式PLC系統(tǒng)的應(yīng)用情況如圖4所示。

將現(xiàn)場的各模塊如圖4連接后，便可以利用軟件對其進(jìn)行硬件組態(tài)，首先將裝有組態(tài)軟件的電腦與控制器相連，接著點擊“硬件掃描”，軟件便會自動地將所有連接好的硬件模塊順利地掃描：然后再對各個不同的組進(jìn)行命名，方便以后的操作與維護(hù)做到一目了然：然后將掃描好的各硬件上的輸入、輸出點與事先編好的變量進(jìn)行一一鏈接，為下一步做好準(zhǔn)備工作。

編程語言一般有五種：順序功能圖（Sequential Func-tion Chart）、梯形圖（Ladder Diagram）、功能塊圖（Function Block Diagram）、指令表（Instruction List）和結(jié)構(gòu)文本（Structured Text）。其中，順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）是圖形編程語言；指令表（IL）和結(jié)構(gòu)文本（sT）是文字語言。可以根據(jù)自己的喜好與編寫的方便進(jìn)行選擇。圖5是程序編寫的結(jié)構(gòu)與具體程序的一部分。

4 結(jié)論

本文通過對傳統(tǒng)PLC控制與EPA分布式控制系統(tǒng)的比較，可以看出EPA分布式控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

（1）現(xiàn)場各控制點的模塊實施就近安裝，使機(jī)器外觀更加美觀、結(jié)構(gòu)更加緊湊；

（2）各現(xiàn)場控制模塊之間由EPA現(xiàn)場總線來進(jìn)行連接，如此大大減少了現(xiàn)場電線的數(shù)量，使得故障更少，維護(hù)更方便；

（3）由于EPA的先天優(yōu)勢，可以將現(xiàn)場的控制器做為因特網(wǎng)上的一個站點，通過互聯(lián)網(wǎng)直接連接，可以很方便地實現(xiàn)工程師對現(xiàn)場設(shè)置的遠(yuǎn)程維護(hù)，大大節(jié)約了時間、降低了生產(chǎn)成本。

筆者現(xiàn)場實現(xiàn)了PCC控制系統(tǒng)實時對現(xiàn)場單元模擬量輸入、輸出/數(shù)字量輸入、輸出功能，包括對溫度、位移、轉(zhuǎn)速等物理量的數(shù)據(jù)采集及控制。數(shù)據(jù)傳輸速率在10m/s以上，通訊響應(yīng)時間均小于1ms，支持IEC6L131-3組態(tài)編程，搭建一個完備的網(wǎng)絡(luò)連接，成功實現(xiàn)EPA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在陶瓷壓機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用。