周 穎，沈 勇，王嘉梅，范 菁

(云南民族大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，云南 昆明 650000 )

為了適應(yīng)國家“十三五”時期的發(fā)展規(guī)劃，我國正在轉(zhuǎn)變砂石生產(chǎn)線發(fā)展方式，正在推動機(jī)制砂石生產(chǎn)線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、綠色現(xiàn)代化[1].針對早期的砂石生產(chǎn)線控制系統(tǒng)大多無法實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的問題，通過引入自動化技術(shù)，將生產(chǎn)線上的各個設(shè)備連接起來，以實(shí)現(xiàn)砂石生產(chǎn)線的無人化操作.此次根據(jù)用戶需求所設(shè)計(jì)的砂石生產(chǎn)線占地面積大，總長達(dá) 900 m，所用設(shè)備眾多，共94臺設(shè)備，設(shè)備功率總量為 1 898.5 kW.自動控制系統(tǒng)通過編程進(jìn)行控制砂石生產(chǎn)線全自動運(yùn)行，可以在無人操作、輔助的情況下，自動完成預(yù)定的全部工序.除非遇到特殊情況或者緊急事件，一般情況下，不需要人員進(jìn)行干涉生產(chǎn)[2].砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)會對出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷，并對故障進(jìn)行相應(yīng)的處理，同時將故障信息通過ATS組態(tài)軟件向操作人員進(jìn)行反饋.該砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)具有工作效率高、操作方便快捷、勞動強(qiáng)度低的特點(diǎn)，符合當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)環(huán)保的發(fā)展理念.

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)概述

砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)需要生產(chǎn)出多種規(guī)格的砂石產(chǎn)品，并對砂石產(chǎn)品進(jìn)行篩分.在此次設(shè)計(jì)中按照需求，分成了粗碎車間、1次篩分車間、精碎車間、2次篩分車間、3次篩分車間.這5個車間彼此相互對立，膠帶輸送機(jī)將這5個車間進(jìn)行連接.砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的車間分布圖如圖1所示.

圖1砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的車間分布圖

1.2 工藝流程

砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)是對來自料倉的大小尺寸不一的石塊，經(jīng)過破碎、篩分、沖洗后制作成顆粒直徑符合要求的砂石[3].砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的設(shè)備在連鎖模式下采用逆序啟動、順序停機(jī)的流程進(jìn)行工作.整個加工生產(chǎn)過程共用到94臺設(shè)備，設(shè)備有正轉(zhuǎn)、正/反轉(zhuǎn)2種運(yùn)行方式.首先進(jìn)行粗碎，然后通過膠帶輸送機(jī)把粗碎加工完成的砂石輸送到精碎工序涉及的設(shè)備中，進(jìn)行進(jìn)一步的破碎處理，最后可以得到顆粒直徑符合要求的砂石.砂石生產(chǎn)線控制系統(tǒng)總工藝流程圖如圖2所示.

圖2砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)總工藝流程圖

1) 粗碎

在粗碎工藝過程中，大塊砂石經(jīng)料倉由振動喂料機(jī)通過膠帶輸送機(jī)送到振動篩，通過振動篩的篩分，將符合尺寸的砂石通過膠帶輸送機(jī)均勻地送進(jìn)顎式破碎機(jī)，進(jìn)行粗碎.

2) 廢料倉

在粗碎過程中，不符合尺寸的砂石通過手動打開電動弧門、膠帶輸送機(jī)送進(jìn)廢料倉，手動啟動卸料小車，將棄料運(yùn)走.

3) 精碎

經(jīng)過粗碎加工的砂石通過膠帶輸送機(jī)傳送到反擊式破碎機(jī)中進(jìn)行精碎，也可以通過手動打開給料機(jī)的方式將砂石送到反擊式破碎機(jī)進(jìn)行精碎.通過反擊式破碎機(jī)破碎的部分砂石需由膠帶輸送機(jī)再送到立式復(fù)合破碎機(jī)，進(jìn)一步進(jìn)行精碎工序.粗碎工序?qū)ι笆M(jìn)行第一次篩分，精碎工序?qū)ι笆M(jìn)行進(jìn)一步的篩分.精碎加工后的砂石由膠帶輸送機(jī)送到振動篩進(jìn)行篩分.通過振動篩篩分的部分砂石需由圓筒篩進(jìn)一步進(jìn)行篩分，篩分出幾種不同規(guī)格的石子.經(jīng)過粗碎、精碎加工后的滿足粒度要求的砂石由膠帶輸送機(jī)送往成品料倉，而不滿足粒度要求的砂石由膠帶輸送機(jī)將砂石返回送到反擊式破碎機(jī)再次進(jìn)行精碎，進(jìn)行多次循環(huán)，直到加工的砂石的顆粒直徑大小滿足要求為止.砂石成品按照顆粒直徑大小可以分為4種規(guī)格，砂石成品規(guī)格表如表1所示.

表1 砂石成品規(guī)格表

由于精碎工序較復(fù)雜，涉及的設(shè)備較多，故將精碎工序分成了A、B、C、D、E、F 6段工序.精碎B段、精碎C段之間只可選擇其中一組運(yùn)行.精碎E段、F段可選擇其中一組運(yùn)行，或者兩段同時運(yùn)行.

4) 成品料倉

成品料倉共包括4條料倉生產(chǎn)線，分別手動啟動各條料倉生產(chǎn)線的膠帶輸送機(jī)、電動弧門、噴淋除塵裝置、卸料小車，將砂石送到成品料倉，并由卸料小車將成品料倉中加工好的砂石運(yùn)走.

1.3 系統(tǒng)的控制模式

1) 連鎖模式控制

在整條砂石生產(chǎn)線上，設(shè)備之間有關(guān)聯(lián)，存在連鎖關(guān)系.由于設(shè)備間的連鎖關(guān)系，當(dāng)設(shè)備連鎖啟動運(yùn)行時，需要先啟動下游設(shè)備，再開啟上游設(shè)備，即逆序啟動，避免了出現(xiàn)砂石料堆積的問題[4-5].當(dāng)設(shè)備停機(jī)時，需要先停止上游設(shè)備，再停止下游設(shè)備，即順序停機(jī)，使得給料機(jī)先停機(jī)，保證了沒有新的砂石料送入砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)中.當(dāng)某臺設(shè)備在連鎖運(yùn)行時出現(xiàn)故障而停機(jī)時，進(jìn)料方向的設(shè)備會及時停機(jī)，而出料方向的設(shè)備會在石料運(yùn)輸結(jié)束后，正常停機(jī).連鎖模式控制可以減少操作人員的誤操作，使事故發(fā)生得概率大大降低.

2) 手動模式控制

在整條砂石生產(chǎn)線上，每臺設(shè)備都可以通過手動模式進(jìn)行控制.手動模式控制用于實(shí)現(xiàn)單個設(shè)備的就地啟動和停止，也可以實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備的就地一鍵啟動和停止等.手動模式控制用于整條生產(chǎn)線的初期調(diào)試階段、后期某個設(shè)備維修階段，還用于由于故障原因，導(dǎo)致系統(tǒng)連鎖模式下啟停不完全的情況，對連鎖啟停進(jìn)行完善.

3) 調(diào)試模式控制

在整條砂石生產(chǎn)線上，調(diào)試模式與手動模式相結(jié)合，用于檢查單臺設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不考慮各個設(shè)備間的連鎖關(guān)系.聯(lián)機(jī)調(diào)試設(shè)備時，主電路要斷電，只對控制電路進(jìn)行調(diào)試.

2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)由上位監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)組成，以SIMATIC S7-1500 PLC作為核心，用于過程控制和采集現(xiàn)場控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)[6].同時采用ATS組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)模擬砂石生產(chǎn)的現(xiàn)場的上位監(jiān)控系統(tǒng)，利用Modbus RTU通信協(xié)議、Modbus TCP通信協(xié)議、S7通信協(xié)、PROFINET IO通信協(xié)議將上位監(jiān)控系統(tǒng)和下位控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的控制要求.

2.1 上位監(jiān)控系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)通信要求并可以實(shí)時監(jiān)控整個砂石生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)，上位監(jiān)控系統(tǒng)選用了2臺裝有ATS組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)，安裝在中控室內(nèi).S7-1500 PLC通過以太網(wǎng)上的S7通信協(xié)議與計(jì)算機(jī)相連接，S7-1500 PLC將采集和處理后的現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，第一臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控和實(shí)時監(jiān)控砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)，另一臺計(jì)算機(jī)作為第一臺計(jì)算機(jī)的備份機(jī)，只用來實(shí)時監(jiān)控砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng).上位軟件和硬件轉(zhuǎn)換開關(guān)相配合完成了連鎖模式、手動模式、調(diào)試模式的切換.通過操作組態(tài)界面可以對手動運(yùn)行模式下的單臺設(shè)備進(jìn)行操作，可以按照要求對操作人員設(shè)置操作權(quán)限，還可以對實(shí)時數(shù)據(jù)曲線、歷史數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行觀測及記錄.

2.2 現(xiàn)場控制系統(tǒng)

在砂石生產(chǎn)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了兩臺PLC柜，PLC柜1中有S7-1500 PLC、交換機(jī)、串口服務(wù)器，PLC柜2中有遠(yuǎn)程IO模塊、交換機(jī)、串口服務(wù)器.S7-1500 PLC通過控制電纜控制P1電柜、P2電柜，遠(yuǎn)程IO模塊通過控制電纜控制P3電柜.P1電柜、P2電柜、P3電柜各控制多臺電機(jī)，變頻器、軟起動器、儀表等設(shè)備通過串口服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換，將Modbus RTU通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為Modbus TCP通信協(xié)議，軟起動器、變頻器、儀表等設(shè)備通過交換機(jī)再與PLC、計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信.砂石生產(chǎn)中的被控設(shè)備大多為IO型設(shè)備，PLC主站和遠(yuǎn)程IO模塊ET200ecoPN從站之間的通信采用PROFINET IO通信協(xié)議.PROFINET遠(yuǎn)程IO即支持PROFINET通信協(xié)議的IO模塊，遠(yuǎn)程指的是分布式，由主CPU拉一根網(wǎng)線到另一端的PROFINET遠(yuǎn)程IO模塊，模擬量、開關(guān)量遠(yuǎn)端讀取，程序由主PLC控制.

砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3 砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)的砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)所用的設(shè)備較多，工藝較復(fù)雜，使用了TIA Portal V15.1軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì).對砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)進(jìn)行拆分，拆分成相對獨(dú)立控制單元，分割成與工藝流程對應(yīng)或可重復(fù)調(diào)用的子任務(wù).這些子任務(wù)由組織塊OB、函數(shù)塊FB、函數(shù)FC、數(shù)據(jù)塊DB 4部分獨(dú)立的塊共同完成，減小了每一個控制單元的復(fù)雜性，便于設(shè)計(jì).通過對每個獨(dú)立的控制單元進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置，更易于系統(tǒng)的處理和管理.通過結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，更容易進(jìn)行復(fù)雜程序的編程.通過更改結(jié)構(gòu)化程序的參數(shù)可以反復(fù)使用，使得程序結(jié)構(gòu)更簡單，更改程序更容易，簡化了調(diào)試工作[7].結(jié)構(gòu)化程序示意圖如圖4所示.

圖4 結(jié)構(gòu)化程序示意圖

3.1 程序控制對象設(shè)計(jì)分類

用戶自定義數(shù)據(jù)類型(UDT)由多個不同數(shù)據(jù)類型元素組成或同數(shù)據(jù)類型元素組成的復(fù)合型PLC數(shù)據(jù)類型，可以用作邏輯塊的變量聲明或數(shù)據(jù)塊中變量的數(shù)據(jù)類型，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，可以對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的描述[8].

對此次砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)設(shè)備的種類、特性、工作模式進(jìn)行分析總結(jié)，將設(shè)備分成了3類，設(shè)計(jì)時采用了戶自定義數(shù)據(jù)類型(UDT)的方法，定義了3種UDT數(shù)據(jù)類型與之對應(yīng)，即噴淋設(shè)備數(shù)據(jù)類型、正轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型、正反轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型.以UDT正轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型為例，UDT正轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型如下表2所示.

1) X02表示在連鎖模式下，正轉(zhuǎn)設(shè)備未有故障發(fā)生，所有的正轉(zhuǎn)設(shè)備準(zhǔn)備就緒.X05、X06表示在連鎖模式下，正轉(zhuǎn)設(shè)備的順序啟動與停機(jī).正轉(zhuǎn)設(shè)備啟動有一定的延時，X11表示正轉(zhuǎn)設(shè)備啟動延時時間到達(dá)，完成對正轉(zhuǎn)設(shè)備的啟動.

2) X08表示對正轉(zhuǎn)設(shè)備旁邊的操作臺進(jìn)行就地操作，X16表示通過操作正轉(zhuǎn)設(shè)備旁邊的操作臺，使得正轉(zhuǎn)設(shè)備就地停機(jī).X09表示對正轉(zhuǎn)設(shè)備的電氣柜門進(jìn)行本地操作.

3) X10表示正轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生故障，提供故障信號.X15表示切除故障后，對正轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位.

4) X12表示對正轉(zhuǎn)設(shè)備中的膠帶輸送機(jī)進(jìn)行檢測，檢測它的位置是否偏離正確位置.

5) 連鎖模式下，對設(shè)備采用逆序啟動的方式.只有后級設(shè)備允許啟動信號X13傳來時，當(dāng)前正轉(zhuǎn)設(shè)備才允許啟動.連鎖模式下，對設(shè)備采用順序停機(jī)的方式.只有上級設(shè)備停機(jī)信號Y05傳來時，當(dāng)前正轉(zhuǎn)設(shè)備才允許停機(jī).

6) Y02提供跑偏報(bào)警信號，該信號表明膠帶輸送機(jī)已經(jīng)偏離正確位置.Y03提供超時報(bào)警信號，該信號表明設(shè)備延時啟動的時間超過了設(shè)定的延時時間，提示操作人員正轉(zhuǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障.

7) Y04提供允許啟動信號，該信號表明連鎖模式下運(yùn)行的設(shè)備未發(fā)生故障，可以正常啟動.

表2 UDT正轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型

3.2 數(shù)據(jù)塊DB的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)塊(DB)是用于存儲用戶程序數(shù)據(jù)及程序的中間變量數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)塊中僅包含變量聲明，而不包含任何代碼.創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊時，采用用戶自定義數(shù)據(jù)類型可以簡化編程，增加程序的易讀性.

以設(shè)備全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB20為例，設(shè)備全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB20是整個在砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的程序塊的核心，任何代碼塊都可以訪問設(shè)備全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB20的值.

1) G1公共信號數(shù)組

在設(shè)備全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB20中設(shè)計(jì)G1公共信號數(shù)組，數(shù)據(jù)類型為布爾型數(shù)組，用于上位機(jī)與設(shè)備的輸入、輸出接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸.其中，G1[0]～G1[15]的公共信號由上位機(jī)將數(shù)據(jù)傳給設(shè)備.G1[15]～G1[31]的公共信號由設(shè)備將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī).G1[9]信號表示上位機(jī)向設(shè)備傳達(dá)設(shè)備正處于連鎖模式的信號.G1[1]信號表示上位機(jī)向設(shè)備傳達(dá)粗碎一鍵順序啟動準(zhǔn)備好的信號，表示設(shè)備可以進(jìn)行連鎖模式下的粗碎部分的順序啟動.G1[2]信號表示上位機(jī)向設(shè)備傳達(dá)粗碎一鍵順序啟動的信號.G1[3]信號表示上位機(jī)向設(shè)備傳達(dá)粗碎一鍵順序停止的信號.G1[20]信號表示設(shè)備故障信號傳達(dá)給上位機(jī)，G1[21]信號表示設(shè)備啟動超時信號傳達(dá)給上位機(jī)，G1[26]信號表示砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)中的膠帶輸送機(jī)設(shè)備跑偏15度信號傳達(dá)給上位機(jī).G1公共信號數(shù)組如下表3所示.

2) 設(shè)備的數(shù)據(jù)類型

在設(shè)備全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB20中添加砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)所用到的94臺設(shè)備，其中18臺電動弧門、9臺卸料小車的數(shù)據(jù)類型皆為正/反轉(zhuǎn)設(shè)備接口，成品倉的4臺噴淋除塵裝置的數(shù)據(jù)類型為噴淋設(shè)備接口，其他63臺設(shè)備的數(shù)據(jù)類型皆為正轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型.

3) 使用方法

以UDT正/反轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型的設(shè)備為例，每臺電動弧門、卸料小車的X00～X24表示接收上位機(jī)對PLC控制器的控制信號，上位機(jī)可以讀取和修改數(shù)據(jù)信息.Y01～Y06表示PLC控制器將數(shù)據(jù)信息傳給上位機(jī)，上位機(jī)只能讀取數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài).其他數(shù)據(jù)類型設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸與UDT正/反轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸類似.

3.3 函數(shù)塊FB的設(shè)計(jì)

函數(shù)塊(FB)可以將輸入、輸出和輸入/輸出參數(shù)永久地存儲在背景數(shù)據(jù)塊中，具有存儲器的功能.函數(shù)塊(FB)易于移植，對于相同控制邏輯不同參數(shù)的被控對象，只要使用不同的背景數(shù)據(jù)塊，同一個FB塊就可以實(shí)現(xiàn)控制，減少了重復(fù)工作，提高了工作效率.在砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的過程中，不僅涉及到PLC控制系統(tǒng)的程序現(xiàn)態(tài)，還涉及到它的歷史狀態(tài)，以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作，用到了有限狀態(tài)機(jī)(FSM)的概念進(jìn)行函數(shù)塊的設(shè)計(jì).

表3 DB20中G1公共信號數(shù)組

以正轉(zhuǎn)啟停控制函數(shù)塊FB1為例，輸入、輸出參數(shù)皆與時間參數(shù)有關(guān)，輸入/輸出參數(shù)的數(shù)據(jù)類型為UDT正轉(zhuǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)類型.在靜態(tài)變量中，存放了啟機(jī)、超時、停止、手動啟停復(fù)位計(jì)時器.M00～M10為正轉(zhuǎn)啟?？刂坪瘮?shù)塊FB1中的有限狀態(tài)機(jī)，正轉(zhuǎn)設(shè)備的狀態(tài)在幾個狀態(tài)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換.設(shè)備在連鎖模式啟動允許狀態(tài)下，才可以轉(zhuǎn)換成連鎖運(yùn)行標(biāo)志狀態(tài).調(diào)試模式與連鎖模式的狀態(tài)轉(zhuǎn)換相似.當(dāng)正轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)生故障時，轉(zhuǎn)換成故障報(bào)警狀態(tài).對于正轉(zhuǎn)設(shè)備中的膠帶輸送機(jī)，當(dāng)它在運(yùn)行過程中發(fā)生跑偏現(xiàn)象，則轉(zhuǎn)換成跑偏報(bào)警狀態(tài).當(dāng)正轉(zhuǎn)設(shè)備的超時計(jì)時時間達(dá)到或超過超時延時設(shè)定的0.1s時，正轉(zhuǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)換成超時報(bào)警狀態(tài).當(dāng)正轉(zhuǎn)設(shè)備停機(jī)時，由于設(shè)有延時設(shè)定，首先轉(zhuǎn)換成停止倒計(jì)時標(biāo)志狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到倒計(jì)時設(shè)定的時間時，設(shè)備轉(zhuǎn)換成停止標(biāo)志狀態(tài)，此時設(shè)備停機(jī).正轉(zhuǎn)設(shè)備啟機(jī)過程與停機(jī)過程類似.正轉(zhuǎn)啟停控制函數(shù)塊FB1的變量聲明表如下表4所示.

表4 正轉(zhuǎn)啟?？刂坪瘮?shù)塊FB1的變量聲明表

3.4 公共信號函數(shù)FC的設(shè)計(jì)

在砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的程序塊中建立公共信號函數(shù)FC1，沒有可以存儲塊參數(shù)值的數(shù)據(jù)存儲器，調(diào)用函數(shù)時，必須給所有形參分配實(shí)參.在公共信號函數(shù)FC1中調(diào)用設(shè)備控制調(diào)用FB20、粗碎順序啟停調(diào)用FB21、精碎順序啟停調(diào)用FB22、信號中轉(zhuǎn)傳送FB23、上位信號復(fù)位FB8.調(diào)用這些需要重復(fù)執(zhí)行的代碼塊，可以簡化我們需要重復(fù)執(zhí)行的任務(wù)，提高代碼的運(yùn)行效率，不占用額外的存儲資源，減少了編程的工作量，提高了工作效率.

3.5 組織塊OB的設(shè)計(jì)

組織塊(OB)是CPU操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口，由操作系統(tǒng)調(diào)用，當(dāng)建立一個程序時，系統(tǒng)會自動建立一個Main[OB1]程序，負(fù)責(zé)調(diào)用其他模塊.在砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的程序塊的組織塊OB塊中調(diào)用公共信號函數(shù)FC1，來調(diào)動整個控制程序.

4 ATS上位監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)一般都是工控機(jī)，即工業(yè)計(jì)算機(jī).工控機(jī)通過軟件、串口、以太網(wǎng)等進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)過程控制并采集PLC、儀表、變頻器等設(shè)備的實(shí)時、快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，工控機(jī)把數(shù)據(jù)采集上來，通過軟件把數(shù)據(jù)顯示到畫面上，可以在工控機(jī)上能看到遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，也可以操控，同時可以進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等操作[9].

ATS組態(tài)軟件是一款通用型的人機(jī)可視化監(jiān)控組態(tài)軟件，以分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為內(nèi)核的自動化軟件產(chǎn)品.通過ATS組態(tài)軟件，砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的工藝流程要能夠通過界面模擬顯示出來，直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，還要通過組態(tài)畫面對系統(tǒng)進(jìn)行控制[10].由于砂石生產(chǎn)線較長，涉及的設(shè)備較多，對每個車間配以獨(dú)立的監(jiān)控畫面，更加清晰直觀地顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在手動模式、遠(yuǎn)程模式下，點(diǎn)擊設(shè)備圖案要能完成對設(shè)備的直接操作.

4.1 除塵器界面設(shè)計(jì)

在砂石生產(chǎn)線中，共配備了4臺除塵器，可以減小環(huán)境污染.在除塵器界面中，對每一臺除塵器進(jìn)行控制，并實(shí)時監(jiān)控4臺除塵器的參數(shù).

4.2 主流程界面設(shè)計(jì)

根據(jù)砂石生產(chǎn)的工藝流程，對主流程界面進(jìn)行設(shè)計(jì).在主流程界面上，可以清晰地看到整個砂石加工生產(chǎn)的實(shí)時過程.在砂石生產(chǎn)線啟動前，要先進(jìn)行預(yù)警啟動，警鈴提示砂石生產(chǎn)線上設(shè)備周圍的人，砂石生產(chǎn)線即將啟動.在主流程界面上的預(yù)警部分可以清晰地看到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并對故障進(jìn)行復(fù)位操作.將粗碎、精碎2部分工序的一鍵啟動、一鍵停止按鈕以及精碎工序的B段、C段、E段、F段、E和F段啟動選擇按鈕設(shè)置在主流程界面上，便于操作人員對整個砂石生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)時控制與監(jiān)控.主流程界面如下圖5所示.

圖5 主流程界面

4.3 工作維護(hù)界面設(shè)計(jì)

工作維護(hù)界面中，分為了3個部分.第1部分是砂石加工生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行模式的選擇.第2部分是可對PLC控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控.第3部分是對有橋接信號的卸料小車、電動弧門進(jìn)行正反限位橋接控制.在設(shè)備維護(hù)時，為解除限位，橋接信號由工作維護(hù)操作界面給出.工作維護(hù)界面如下圖6所示.

圖6 工作維護(hù)界面

經(jīng)調(diào)試，各個設(shè)備均可正常運(yùn)行.設(shè)備在連鎖模式、手動模式下均可正常運(yùn)行.

5 結(jié)語

根據(jù)客戶提出的全自動砂石生產(chǎn)線的需求，首先設(shè)計(jì)了砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)工藝流程圖，并設(shè)計(jì)了連鎖模式、調(diào)試模式、手動模式進(jìn)行控制砂石生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng).其次，對砂石生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).再次，對砂石生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì).最后，采用ATS組態(tài)進(jìn)行了主流程界面的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、控制的目的.砂石生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不但節(jié)省了人力、管理費(fèi)用，而且還有效的提高了砂石生產(chǎn)的生產(chǎn)效率以及砂石資源的利用率，此次設(shè)計(jì)滿足了客戶的需求，更重要的是與當(dāng)今國家發(fā)展的主題相符.