组态软件在曲轴软氮化生产线上的应用.doc

组态软件在发动机曲轴软氮化生产线上的应用摘 要：针对数据采集和通信接口在生产监控上的应用，本文介绍了使用组态软件及DELPHI编程开发工具进行编程，实现了计算机通过串行端口与仪表间的数据通信。关键词：PLC控制 组态软件 热处理1、引言热处理是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变其内部组织结构，以获得所需性能的一种工艺。热处理能够强化金属材料，延长工件的使用寿命。因此机床、汽车、飞机等机械设备大多数零件都需要通过热处理来提高产品质量和性能。在扭转和弯曲等交变载荷作用下工作的机械零件，如齿轮、曲轴等，它的表面层承受着比心部高的应力，在有摩擦的情况下还会发生磨损，所以必须提高这些零件表面层的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限，这就需要进行表面热处理。低温气体氮碳共渗(软氮化)是化学热处理的一种先进工艺，它是在500570的炉内通入氨气（NH3）、氮气（N）和含碳气体，将氮和碳渗入零件表面层的化学热处理技术。本系统为某发动机厂曲轴软氮化热处理生产线，该系统是90年代中期建成并投入使用至今，由于控制系统已老化陈旧，故障率高。为保证企业的正常生产，决定对控制系统进行技术更新。2、系统组成本系统由上位系统和下位系统构成，上位监控系统采用工业控制电脑（IPC），硬件配置为研华工控机，CUP P4 2.0G/RAM DDR256M/ 硬盘40G/15寸液晶显示屏/喷墨打印机。组态软件使用亚控公司的512点“组态王”6.5版软件，实现生产工艺参数的设置和数据的实时显示、画面监控、历史趋势曲线记录和故障报警记录的存储等功能。下位控制系统采用西门子公司的S7-300 PLC，氮控仪、温控仪通过RS232/485/422转换器与工控机连接，美国罗斯蒙特（Rosemount）公司的流量压力变送器连接至PLC模拟量输入模块。系统结构见图1。3、工艺控制要求 该热处理生产线按工序要求共分为4个步骤，分别为“前清洗”、“预热”、“软氮化-油槽降温”、“后清洗”。系统要求实现“手动”、“自动”两种控制方式，PLC程序使用西门子公司的STEP7 V5.2软件设计。系统设计充分考虑了整个生产工艺的保护、连锁和互动，因而具有较高的可靠性。4、工控机监控画面 工控机使用windows2000操作系统，利用“组态王”软件对硬件设备的支持，使应用软件通过两个串口与PLC和温控仪表连接通信。组态监控画面具有实时数据显示、历史趋势曲线、各工序工作状态，报警记录和故障诊断等功能，能够直观的反映整个生产线的运行情况。监控画面主要包括“系统运行图”、“温度历史趋势曲线”、“实时故障”、“运行状态”、 “操作工序”、“PLC状态”、“物料消耗”、“工艺参数”等。在系统运行画面上可以看到各个工序的工步运行情况，阀门开关状态，预热炉内、氮化炉内、油槽的当前温度和设定温度，系统运行画面见图2。在“PLC状态”画面能够一目了然的查看到PLC的各输入输出点的PLCMPI适配器串口1工控机串口3开关量I/O模拟量输入CPU315电源串口2USB喷墨打印机420mARS232/485RS232/422温控仪温控仪氮控仪炉压CO2、N2、NH3流量图1 氮化炉控制系统结构示意图用途和工作状态指示，便于系统维护人员查找故障。当有报警信息时，系统会发出声光报警，提醒操作人员注意生产参数的变化。当发生故障时，维修人员从“实时故障”画面能够立刻、准确的找到故障点。组态王6.5软件对ODBC数据库有良好的支持，mdb数据库可以方便的使用Access软件查看，程序选用mdb数据库对“实时故障”记录进行存储。在组态王的命令语言程序中建立文件名为db1.mdb的数据库连接，记录体bind1中设置字段名称与对应的变量名称，程序如下：SQLConnect( sjk, dsn=db1;uid=;pwd=);SQLSelect( sjk, nowfail, bind1, , );if (bit(E26,1)=0)故障编号=1;故障描述=炉温过高;SQLInsert( sjk, nowfail, bind1 );5、氮控仪与工控机的通信炉内氨气的分解情况将直接影响到产品的质量，氮控仪检测出的氨分解率数值经过RS-485/232通信接口上传至IPC工控机，在监控画面显示。采集氮控仪数据的程序使用Delphi6.0软件制作。Delphi软件是Borland公司开发的编程工具，简明强大的功能深受广大编程爱好者的喜爱。图2：组态监控主画面 从氮控仪说明资料中查找到通信格式是：读命令:头地址SUB地址命令模式数据号校验码界限符数据位数1111421 头:02H表示发送值 地址:0-95(20H-7FH) 例如仪表地址为0,则发送地址为 20H SUB地址:20H 命令模式:20H是读模式 数据号:氨分解率的显示值PV的数据号0080 校验码:计算方法是将地址-数据号的7个值转换成二进制相加,取后8位,再按位取反, 得到反码后加1,再转换成十六进制,再转换成ASCII码对应的字符数 界限符:03H读仪表的氨分解率参数PV值, 数据号是0080, 查ASCII码表知道0的ASCII码为30,“8”的ASCII码为38，0080对应的ASCII码为 30H 30H 38H 30H 数据格式为 02H(发送) 20H(地址节点号为0时) 20H(sub地址) 20H(读模式) 30H 30H 38H 30H 校验码的计算: （20 +20+ 20+30+30+38+30）H = 1 0010 1000 反码 为1101 0111+1 = 1101 1000 1101转换为16进制 D 对应的ASCII码为 44H 1000转换为16进制 8 对应的ASCII码为 38H 因此,读取氨分解率参数PV值格式为 02 20 20 20 30 30 38 30 44 38 03 共11个数字Delphi 通信程序begin Output:=02 20 20 20 30 30 38 30 44 38 03; Len:=Length(Output); if Len0 then begin i:=1; count:=1; tmpVar:=VarArrayCreate(1,1,varByte); while(iLen) do begin tmpStr:=Copy(Output,i,2); tmpStr:=LowerCase(tmpStr); tmpInt:=HexToInt(tmpStr); if tmpInt=-1 then begin showmessage(发送的数据格式有问题！); exit; end else begin tmpVarCount:=tmpInt; Inc(count); VarArrayRedim(tmpVar,count); end; i:=i+