圖靈開物軟件在密煉機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

汝寶華，郭強，王洪恩，曹宏

(益陽橡膠塑料機械集團有限公司，湖南 益陽 413000)

圖靈開物軟件在密煉機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

汝寶華，郭強，王洪恩，曹宏

(益陽橡膠塑料機械集團有限公司，湖南 益陽 413000)

在密煉機自動控制系統(tǒng)中采用圖靈開物軟件的多個功能，可以實現(xiàn)在沒有上輔機的條件下按生產(chǎn)工藝要求自動煉膠的功能。主要介紹了系統(tǒng)的軟件硬件構(gòu)成、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)自投入現(xiàn)場使用后，各個性能均達到了設(shè)計要求，并滿足了生產(chǎn)現(xiàn)場的需求。

圖靈開物軟件；密煉機；自動控制

1 圖靈開物軟件

1.1 簡介

近些年來，隨著計算機軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展，大量計算機先進技術(shù)在自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。同時，人們對工業(yè)自動化的要求也越來越高。過去由于控制系統(tǒng)的硬件的限制，人們首先考慮的是實現(xiàn)過程控制中的控制策略，也就是如何控制的問題。現(xiàn)今控制系統(tǒng)的前端控制器已經(jīng)能夠滿足人們在各種生產(chǎn)場合下的控制需要。用戶的注意力也轉(zhuǎn)移到了如何控制更好且如何更有效的管理生產(chǎn)現(xiàn)場控制系統(tǒng)，尤其是工廠一級的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，在使用先進的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進一步提高生產(chǎn)效率。

圖靈開物軟件（Turing Control）正是為滿足上述要求而由北京圖靈開物技術(shù)有限公司開發(fā)設(shè)計的。它可應(yīng)用于Microsoft Windows 98、windows 2000、windows XP操作系統(tǒng)，用戶在企業(yè)所有層次的各個位置上都可以及時獲得系統(tǒng)的實時信息，無論是在控制現(xiàn)場還是在辦公室內(nèi)，可以進行交互式的操作，讓操作者和管理人員做出快捷有效的決策。通過使用Turing Control，會使用戶極大地增強其生產(chǎn)線能力，提高工廠的生產(chǎn)力和效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運營管理和故障診斷，到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。同時它集過程控制設(shè)計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實現(xiàn)最優(yōu)化管理。

1.2 圖靈開物結(jié)構(gòu)及特點

圖靈開物軟件總體結(jié)構(gòu)由開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)服務(wù)、驅(qū)動程序庫和運行環(huán)境構(gòu)成。在功能上，全面支持 ActiveX 技術(shù)，提供極其靈活的面向?qū)ο蟮膭討B(tài)圖形功能以及豐富的圖形庫 ；同時具有高性能的 I/O 驅(qū)動，并支持目前主要硬件廠商支持的 OPC（OLE for process control）標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動程序；還有實時和歷史數(shù)據(jù)的記錄及超強的趨勢曲線圖設(shè)置功能，可通過DDE 方式在 Microsoft Excel 中形成報表及報告。以上這些功能的應(yīng)用可以更好的為實際生產(chǎn)要求去服務(wù)，用戶可以及時獲得系統(tǒng)的實時信息；有利于產(chǎn)品質(zhì)量的保證和質(zhì)量較大程度的提高。同時，由于數(shù)據(jù)的可存檔性，這為產(chǎn)品質(zhì)量問題的原因提供了一個可追溯的源。

2 圖靈開物軟件在密煉機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一般在傳統(tǒng)的煉膠工藝中，有三種基本的控制標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是以時間為標(biāo)準(zhǔn)、以溫度為標(biāo)準(zhǔn)和以能量為標(biāo)準(zhǔn)。在實際應(yīng)用中，如果單獨以時間為標(biāo)準(zhǔn)，往往由于時間的固定造成膠料的“過煉”或者“欠煉”，這是因為膠料的性能不單單取決于時間一個因素，它還取決于溫度。溫度高則膠料的黏度降低，雖然粉料進入加快，但會減小剪切力，影響分散效果。如果單獨以溫度作為標(biāo)準(zhǔn)，在很多情況下也是不恰當(dāng)?shù)摹Ｎ覀冎杂脺囟葋碜鳛闊捘z的控制標(biāo)準(zhǔn)，因為物料在密煉機內(nèi)通過摩擦和剪切勢必導(dǎo)致升溫，而且隨著煉膠過程的繼續(xù)，溫度始終是由低到高變化的，這在一定程度上也反應(yīng)了煉膠的進度。但是溫度也是會受到很多外部的因素影響的，例如原材料品質(zhì)、密煉機轉(zhuǎn)子的速度、混煉室的容積和上頂栓的壓力等等。同樣，能量控制亦是如此，只有在外部條件基本穩(wěn)定的情況下，單位體積膠料在煉膠過程中吸收的能量才能獲得有效的剪切，此時能量的消耗才能反映出膠料被混煉的效果，一旦外部條件變化，能量控制也就不準(zhǔn)確了。所以現(xiàn)在普遍應(yīng)用的方法是用一種軟件，根據(jù)實際情況的不同來實現(xiàn)不同方式的控制，來達到比較理想的煉膠效果。其控制方式分別是時間控制、溫度控制、時間與溫度控制以及時間或溫度控制。

綜上所述，要想使所生產(chǎn)的膠料性能穩(wěn)定，除了對原材料把好關(guān)外，時間控制、溫度控制、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和上頂栓壓力的相互配合控制是尤為重要的，而不是單純控制某一要素。通過圖靈開物軟件、西門子PLC 300、工控機和外部執(zhí)行裝置等所實現(xiàn)的這個系統(tǒng)，完全可以勝任上述功能和解決上述問題，使產(chǎn)品質(zhì)量能有較大程度的提高。圖靈開物軟件在密煉機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)配方的生成、存儲以及編輯的功能，這使密煉機設(shè)備可以按固定的程序執(zhí)行同樣的工藝步驟；同時對相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行采集存檔，生成可查詢的報表。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)技術(shù)要求，結(jié)合設(shè)備的先進性和可靠性，軟硬件采用以下配置：

（1）研華工控機，Windows XP Professional SP1或SP2操作系統(tǒng)。

（2）西門子S7-300系列PLC，315-2DP的CPU、開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊和PC/MPI電纜。

（3）使用西門子CP5611通訊卡實現(xiàn)PC機與PLC的CPU通訊。

（4）安裝CP5611通訊卡的驅(qū)動程序軟件。

（5）安裝圖靈開物軟件。

圖靈開物軟件通過MPI的通訊方式實現(xiàn)與下位機數(shù)據(jù)交換。具體結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示。

應(yīng)該說，各少數(shù)民族群眾是在紅軍極其困難的情況下走上革命道路的，廣大少數(shù)民族，在人力、物力及道義上采取各種方式積極援助紅軍，踴躍參軍，保證部隊的供給，掩護傷病員，壯大革命武裝力量，有許多少數(shù)民族紅軍戰(zhàn)士，在長征途中為革命奉獻了自己寶貴的一生，這對紅軍長征產(chǎn)生十分重要的影響。

圖1 上位機與PLC的連接

4 圖靈開物軟件設(shè)計

4.1 變量設(shè)定

上位機（圖靈開物軟件）與設(shè)備系統(tǒng)之間的聯(lián)系是通過通訊實現(xiàn)的。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過外部檢測元件得到，且被存于PLC的CPU中，上位機通過讀取CPU中的數(shù)據(jù)而得到信息。

系統(tǒng)中存在著信息的傳遞必然存在變量的對應(yīng)，在圖靈開物軟件中存在著兩種類型的變量，一種是全局變量也就是標(biāo)簽，它是用于整個工程的任意位置；另外一種是局部變量，它是應(yīng)用于當(dāng)前界面或者腳本編輯器里的。全局變量又分為兩種：一種是其本身的系統(tǒng)變量（這種變量應(yīng)用于軟件內(nèi)部邏輯關(guān)系）；第二種就是跟所連設(shè)備類型對應(yīng)的變量（這種變量應(yīng)用于軟件與設(shè)備的通訊）。這兩種變量我們都可以通過屬性來設(shè)定其報警屬性、記錄周期和記錄容差等等，這些屬性的設(shè)定與數(shù)據(jù)記錄、報警記錄和配方執(zhí)行都有著息息相關(guān)的聯(lián)系。例如記錄周期，如果設(shè)置的過小則造成數(shù)據(jù)量過大，給監(jiān)控系統(tǒng)造成負(fù)荷過重；如果設(shè)置的過大則會使數(shù)據(jù)記錄不夠精確。

在密煉機控制系統(tǒng)中,密煉機轉(zhuǎn)速實際值和給定值、上頂栓壓力實際值和給定值、膠料溫度實際值和設(shè)定值、密煉時間實際值和設(shè)定值、加料門位置、上頂栓位置、下頂栓位置和動作給定等都是屬于標(biāo)簽也就是全局變量的第二類變量形式。

變量添加畫面如圖2。

4.2 配方設(shè)置

圖2 變量添加畫面

在配方編輯器中，我們可以任意的添加配方、刪除配方、修改配方和查詢配方，同時配方中的要素也可以根據(jù)要求任意改變。我們可以給所有不同的工藝過程分別給予不同的配方名稱。在同一個配方名稱下，所有的要求的工藝元素都可以得以體現(xiàn)。同時，此編輯器內(nèi)置了很多配方管理函數(shù)，這大大的方便了開發(fā)人員，很簡單的方法就可以實現(xiàn)很多復(fù)雜的過程，例如我們可以通過一個按鈕把修改的數(shù)據(jù)存儲到配方的數(shù)據(jù)庫，還有在調(diào)用某一配方時，僅僅需要知道配方名稱。

4.3 圖頁（圖形編輯器）

圖靈開物軟件項目管理器中的圖形編輯器是創(chuàng)建過程畫面并使其動態(tài)化的編輯器。要實現(xiàn)創(chuàng)建圖形、報表和曲線等等在屏幕上顯示，就必須用到圖形編輯器。我們通過軟件的內(nèi)部功能如模板、單元、符號和插件等，經(jīng)過開發(fā)可得到如下運行畫面（圖3）。

圖3煉膠過程的實現(xiàn)總共分了九步，分別是生膠塑煉、生膠捏煉、加配合劑1、加炭黑1、加配合劑2、加炭黑2、加促進劑、準(zhǔn)備排膠和排膠保持時間，除了第九步其他每一步都可以對密煉要素進行設(shè)定以滿足當(dāng)前步驟的生產(chǎn)工藝要求；第九步是單獨對排膠時間進行設(shè)定，這個值是根據(jù)膠料種類的不同而設(shè)定的，目的就是為了盡量把膠料排凈。這一步所執(zhí)行配方數(shù)據(jù)會保持與第八步同步。如果我們想跳過中間步驟的話，我們可以通過把時間設(shè)為0或者把溫度設(shè)定的很低的方式來實現(xiàn)。

圖3 主界面

4.4 圖頁變量和腳本程序

圖靈開物軟件中的圖頁變量是作用于本圖頁或本單元的范圍內(nèi)，供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能使用的內(nèi)存變量。

圖靈開物軟件的腳本語言是一個面向?qū)ο蟮慕M態(tài)開發(fā)語言。它是為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)功能之外的效果，響應(yīng)現(xiàn)場操作人員的控制操作，或者需要在組態(tài)系統(tǒng)中實現(xiàn)用戶自己的控制邏輯功能所采用的。腳本語言提供一種統(tǒng)一的方法來對所有的對象進行訪問、控制和在對象之間建立關(guān)聯(lián)。腳本程序分為局部腳本程序和全局腳本程序，在圖頁及圖形對象的“事件”屬性欄中編寫的腳本程序只在圖頁打開時才根據(jù)條件執(zhí)行，這就是局部腳本程序；在開物工程中定義的每個“事件”中編寫的腳本程序，只要開物工程運行起來就開始判斷掃描，根據(jù)條件執(zhí)行的程序就是全局腳本程序。

在4.3所示的系統(tǒng)中，有的是通過全局腳本實現(xiàn)的，有的是通過圖頁變量和局部腳本程序?qū)崿F(xiàn)的。例如，從PLC讀取設(shè)備的一些狀態(tài)值和在將煉膠要素轉(zhuǎn)速速度、上頂栓壓力、煉膠時間和煉膠溫度從上位機傳遞到PLC的過程中，因為不同的工藝步驟可能會有不同的值，所以這就要求任何時候都必須要進行與PLC的數(shù)據(jù)交換不能間斷，我們用的方法是在開物軟件工程的周期事件中，編寫腳本程序，此時用的就是全局腳本的功能；某些功能的實現(xiàn)僅僅是在特定的條件下才需要的，不需要時時刻刻的執(zhí)行，如編輯配方、執(zhí)行配方、寫數(shù)據(jù)入配方庫、煉膠要素變量的賦值和煉膠工藝參數(shù)報表記錄賦值等等功能，這時采用的就是局部腳本程序的功能。

4.5 數(shù)據(jù)記錄打印與存檔

在圖靈開物軟件中的報表記錄里已經(jīng)實現(xiàn)了報表的編輯、打印、刷新、導(dǎo)入和導(dǎo)出的功能。我們可以通過這些功能可以進行對密煉機生產(chǎn)的報表數(shù)據(jù)按時間段的查詢。

5 注意事項

在安裝/拆卸PLC模塊、通訊卡、通訊模塊、外部I/O接口模塊和內(nèi)存卡接口模塊之前，務(wù)必要將相應(yīng)的電源關(guān)閉。注意所存儲數(shù)據(jù)的及時歸檔以及處理，以免數(shù)據(jù)因空間不足造成數(shù)據(jù)丟或記錄數(shù)據(jù)不全等問題。

6 結(jié)束語

隨著科技的進步，可以控制密煉系統(tǒng)使其自動智能的執(zhí)行相應(yīng)工藝程序的軟件也越來越多，本文則是以密煉機系統(tǒng)控制為媒介，再通過圖靈開物軟件應(yīng)用，實現(xiàn)了設(shè)備的自動化控制和數(shù)據(jù)記錄，在一定程度上簡化了人力操作的過程，減少了外部因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，使橡膠產(chǎn)品的品質(zhì)更加有了保障。

[1] 西門子S7-300可編程序控制器系統(tǒng)手冊.

[2] 圖靈開物軟件使用手冊.

[3] 趙光賢. 密煉機的混煉過程控制. CHINA RUBBER，(2).

Application of turing software in control system for the mixer

Application of turing software in control system for the mixer

Ru Baohua，Guo Qiang，Wang Hongen，Cao Hong
(Yiyang rubber plastic machinery group Co., Ltd., Yiyang 413000，Hunan，China)

using multiple functions of Turingsoftware in the mixer automatic control system, can achieved automatic mixing under the condition of no up-steam auxiliary according to the requirements of production process. This paper introduce the composition, system structure and system functions the software of the system hardware .Since the system put into f eld usage， each performance meet the design requirements and the needs of the production site.

turing software; mixer; automatic control

TQ330.493

1009-797X(2015)09-0044-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.09.007

（XS-02）

汝寶華（1983-），男，主要從事密煉機控制系統(tǒng)的研究工作。

2014-07-16