南玻玻璃镀膜自动控制系统

1、EA应用与方案I工业控制玻璃要实现镀膜要经历从正常气压到真空，再到正常气压几个过渡过程，为了控制镀 膜厚度，保证镀膜质量，对工艺气体配气控制、阴极电源控制（化学反应部分）、真空泵抽 气系统控制及传动系统控制等，以及相互间的联动提出了极高要求。南玻玻璃镀膜自动控制系统合肥工业大学郝向东 张晓江深圳达实智能有限公司张旺林璃镀膜是在真空室内通过化学反应将反应生成物均匀 J玻地溅射到玻璃表面。玻璃要实现镀膜要经历从正常气 压到真空，再到正常气压几个过渡过程，为了控制镀膜厚度， 保证镀膜质量，对工艺气体配气控制、阴极电源控制（化学反 应部分）、真空泵抽气系统控制及传动系统控制等，以及相互 间的联动提岀了

2、极高要求。实现大型自动控制系统的集成，天 津南玻玻璃镀膜自动控制系统提供一个很好解决方案。工艺流程南玻镀膜生产线主要完成玻璃真空镀膜的自动化生产， 该控制系统主要完成对生产流水线的自动化控制。镀膜原理如下：氮气、氧气和氩气按一定比例进入镀膜 真空室内，与室内上方的板材（按成品不同要求放置：银、锌 或铝等）产生化学反应，让生成物均匀地溅射到下面玻璃上。 流程图如附图所示。世Li!（柑附图工艺流程图实现方案整个控制系统按功能可分为上位计算机监控、 P控制、 系统传动控制、工艺气体配气控制、阴极电源控制（化学反应 部分）、真空泵抽气系统控制、系统的安全联锁控制，与冷却水循环系统及前后清洗机、装卸片台

3、的控制联络部分，配电 系统等。监控点多（有34 7控点复杂，涉及到大量的阀、泵和逻辑关系的开、关操作，对温度、压力的控制，以及电 动机同步控制和位置控制等。手动和自动相结合，要求对整 个生产线进行监测和控制，自动化程度要高。考虑到现场监 控点多，控制复杂，选用西门子的S 7 - 4 0 0的PLC系统， 是西门子最新开发的一种PLC系统，不仅编程组态方便，下 载容易，便于在线监控，形成具有现场级、控制级和管理级 的分散式控制系统，而且较以前的S7-300 PLC和S7200 PLC系统其CPU运行速度更快，内存更大，保证了数据间 的通信顺畅。此系统的网络结构便于系统的模块化及系统的 扩展和升级

4、。PLC分布式I/O控制方案应注意以下几点：1）控制所有生产线电器部分，采用分布式I/O控制方案，使控制方法更为清晰，缩短电路的连线长度，减少信号的干扰，提高电气性能的可靠性和便于故障的处理和维修。2）各站点的I/O模块要保留有10%的扩充余量于今 后功能扩展或补充改进使用。3）控制程序的编制主要分为a.各真空室的传动控制。b.工艺配气系统的模拟量控制与监测。c真空抽气系统的控制与 监测。d.阴极电源系统的控制与监测。e.安全联锁程序of. 与 上位机的通信和与其他辅助设备的通信。1系统的组成整个控制系统由计算机、PLC主机分布式I/O模块ET 2 0 0 M（共5伺服控制器（MOVIDRIV

5、E ）及伺服电动机（共15个工业以太网、PROFIBUS-DP 网等组成。管理级、控制级、现场级和通信网络4部分组成。1管理级工控机通过工业以太网与PLC连接，PL实时将数据传递给计算机，在计算机上可以完成对整个系统的监视和控56|电气时代2 0 0 5年第12期© 194-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. A1 rihlK reserved. h(Lp/工业控制EA应用与方案制。工控机配置CP1613卡用于连接到工业以太网。CP16 自带微处理器，不受CPU影卩响保证数据高速度传输， 可达 到1 0Mi

6、t具有稳定的通信性能及较强的数据处理功能。3系统为操作平台，用于开发此系统的软件包括Siemens公司自 动化组态软件WinCC V PLC S7系列专业软件包STEP 7V5. 3以及为工业以太网和PROFIBUS现场总线提供通信协议的SIMATIC NET等软件CC V6. 0及STEP 7V5. 3都是2控制层为保证数据通信顺畅、稳定与实时性，在本控制系统中 配置了两个相互独立的CPU。CPU414负责压力、流量 等信号采集控制工作。CPU414负责系统的物料检测工作，传动控制和相互间联锁控制。 两个CP同时也可与上位 机进行数据交换。PL控制系统采用分布式I/O控制，大大 节省了系统的

7、配线。 PLC 主机通过PROFIBUSDP 分布式I"龛块进行控制，同时便于系统的的扩展和升级。系 统中所有的1/（信号均由分布式I/O模块进行采集，并传给最新版本，功能更强大，实现了硬件与软件、软件与软件间 的无缝兼容。STEP 7中集成的SIMATIC编程语言和语言表达式， 合EN 6 113 1 3或IEC 1用户可以通过该软件 对PLC的硬件及通信进行组态和参数赋值，编写和调试PLC 程对各下载程序到PLC控制器，在线诊断PLC的硬件状态和 通信状态，控制PLC的运行状态和I/O通道的状态测试自 动化系统，诊断设备故障等。为了在个人计算机上使用STEP 7,PL主机由PL控

8、制相关设备。生产线上所有的传动均采用 伺服控制器控制，伺服控制器也连接PROFIBUS网D由 PL控制伺服控制器。此伺服控制器有自己的编码开关，同 应配置MPI通信卡、PC/MPI通信适配器或CP161 3通信卡（也 可用普通网卡），将计算机连接到MPI网络、PROFIBUS网络 或Indus Et hi arl ne然网后下，载或上传PLC的用户程序模块ET 2 0 0 M一样过拨不同编码，来确定每个控制器在PROFIBUSDP 网中的地址。3现场级和组态数据。在本系统中采用西门子公司的WinCC作为上位机的组 态监控软件。WinCC与STEP件的紧密结合缩短了项ET 2 0 0系列是远程I

9、/其站E T 2 0 0 M适合在远程站点I/O点数量较多的情况下使用。伺服控制器（MOVIDRIVE品直 Wi 接连到PROFI上oUS（通）信网络在此运用工业以太网,D高的通信宽带体现出以下几大优势：以太网是一种成熟的网络协议,目开发的周期。WinCC是集成式的，组件化的人机接口产 nC的显著特性就是全面开放，它很容易结合标准 的和用户的程序建立人机界面，精确地满足实际要求。WinCC6. 0提供成熟可靠的操作和高效的组态性能时具有 灵活的伸缩能力。就本项目中多监控点，要求多画面及多监控 功能的特点，WinCC6. 0极好地显示了其强大的功能和优势。数据传输速率为10100 Mbit/so

10、实现的功能2实现了管理层和控制层的无缝连接。3）易于和nternet集成。4开放性强。PL与分布式 I/O块 ET20通迪 PROFI连接5PROFIBUS符合国际标准IE是目前国际通用的现场显示整个生产系统的工作模拟画面，各种工作状态，数 据参数，按钮操作，生产参数设置，生产情况记录，报警情 况，历史曲线等，界面清晰直观。所有控制都能在该计算机上完成，点击屏幕上的按钮和 键盘输入，即可完成启动、停止、生产工艺参数输入、生产总线标准之一，并以其独特的技术特点，严格的认证规格，开 放的标准，众多厂商的支持和不断发展的应用行规，成为现 场级通信网络的最优解决方案。 在此用PROFIBUS协议中的犬

11、态控制等任务，对关键参数要有再次确认按钮。PROFIBU:主D和从站之间采用轮询的通信方式，支用户定义动态工艺流程图在2 0 0幅以上；窗口界面可进持高速的循环数据通信。 PROFIBUS协议采用ISO/OS行模窗口显示；流程图画面的状态、切换或刷新时间W1 s， 的第一层、第二层和第七层， 而PROFIBUSDP只使用了t位机对PLC的参数的调用时间W1;动态标签容量 5 0 0 0PROFIBUSDP第二层，这种精简的结构保证了数据的高速传送，特别适合此项目中PLC于现场分散的I/O设备之间的通信。PROFIBUS总线传输速率达到12 Mbi点；趋势曲线10 0条时间间隔从1 min至打具有生产产品的每锅代号、每锅玻璃产品参数；报警报告列表。t/s通过工业以太网负责向2次控制回路PLC和其他所需控2软件平台鉴于软件配置的至关重要性，本配置如下： 网络控制系统应用程序是以Microsoft制设备发送控制命令、数据、参数和接