一．概述
石膏板是一種得到廣泛應(yīng)用的新型建材，其生產(chǎn)工藝流程為：1.石膏石的破碎、均化；2. 石膏石的粉磨、煅燒；3. 石膏板原料的混合制漿和石膏板的成型、凝固；4.濕石膏板的切割和輸送；5. 濕石膏板的干燥 ；6.成品的篩選、鋸邊和堆垛。
近年來，我院相繼開發(fā)了年產(chǎn)400萬、600萬、2000萬平方米石膏板機組及相應(yīng)的電控裝置。泰安、邳州、徐州、北京等全國十幾條石膏板生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)，并有一條石膏板機組生產(chǎn)線出口到印尼。
年產(chǎn)400萬、600萬平方米石膏板機組電控裝置由配料與成型、傳動、切刀與1#橫向、入窯機組、出窯機組、2#橫向與堆垛六個小PLC獨立控制分站組成，PLC相互之間沒有通訊。每個PLC控制分站的功能相對獨立，各PLC的輸入輸出模塊直接與傳感器（如光電開關(guān)、接近開關(guān)、編碼器、流量計等）、變頻器、電動閥、繼電器等連接。PLC選用MODICON、AB或光洋中的一種。
年產(chǎn)2000萬平方米石膏板生產(chǎn)線（如北新建材集團有限公司石膏板二線）設(shè)置了PLC通訊網(wǎng)絡(luò)（DH+、遠程I/O網(wǎng)）及計算機中央監(jiān)控系統(tǒng)，大大提高了石膏板生產(chǎn)線自動控制水平。生產(chǎn)線采用的PLC、變頻器、人機界面和上位機系統(tǒng)等均為美國AB公司系列產(chǎn)品。該生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)由一個中央管理站和六個PLC分站組成。六個PLC分站分別是：（1）配料與成型控制站；（2）切刀與濕板輸送控制站；（3）干燥機控制站；（4）成品輸送控制站；（5）熱風(fēng)爐控制站；（6）Peter磨控制站。
中央管理站與PLC分站之間、各PLC分站之間通過DH+網(wǎng)進行通訊；每個PLC分站下級均設(shè)置Remote I/O網(wǎng)連接現(xiàn)場傳感器、變頻器、操作界面終端等監(jiān)測控制設(shè)備。該生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備成套與調(diào)試均由我院完成。
二．中央監(jiān)控系統(tǒng)計算機的配置及功能
中央監(jiān)控計算機設(shè)在中央控制室內(nèi)，采用AB工業(yè)計算機，配置1784-KT專用通訊卡。采用屏蔽雙絞線1770-CD連接中央監(jiān)控計算機和各PLC分站，組成DH+通訊網(wǎng)絡(luò)。
配備的專用軟件有：（1）組態(tài)開發(fā)軟件Wintelligent View; （2）通訊軟件Wintelligent Link; （3）運行軟件Wintelligent Run。
Wintelligent Link通過DDE與Windows平臺上支持DDE的應(yīng)用軟件如Microsoft Excel、Word等進行數(shù)據(jù)交換，同時通過1784-KT卡與網(wǎng)上的PLC交換數(shù)據(jù)。
中央監(jiān)控計算機實現(xiàn)的主要功能是：
（1）采集各控制站的各種數(shù)據(jù)，加以整理和統(tǒng)計并采取多種方法顯示。
（2）直觀顯示整個生產(chǎn)線的動態(tài)工藝流程和各控制站的動態(tài)工藝畫面。
（3）根據(jù)生產(chǎn)線不同的生產(chǎn)要求能定以一相應(yīng)的條件，如定以報警條件等。
（4）數(shù)據(jù)異常時有報警功能，提醒值班人員。
（5）有數(shù)據(jù)統(tǒng)計的功能，并直觀地顯示常用統(tǒng)計數(shù)據(jù)及重要參數(shù)的運行曲線。
（6）有數(shù)據(jù)儲存和打印的功能。
三．PLC與PLC之間的通訊
DH+網(wǎng)上各PLC分站的數(shù)據(jù)文件可以共享，源PLC的處理器可以向目標PLC的處理器轉(zhuǎn)寫當(dāng)前的全部數(shù)據(jù)，通過在目標處理器數(shù)據(jù)文件中相應(yīng)的存儲器位，間接地激發(fā)啟動跳轉(zhuǎn)、子程序或任何其他的邏輯操作。
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數(shù)據(jù)文件傳送是靠信息指令MSG來啟動的。MSG指令被編寫在啟動傳送操作的PLC處理器的梯形圖中。當(dāng)處理器掃描含MSG指令的梯形的輸入條件為邏輯真時，則啟動MSG指令，按MSG的控制塊中所輸入的指令參數(shù)、狀態(tài)和控制位等來傳送數(shù)據(jù)文件。
四．各PLC分站的Remote I/O網(wǎng)
Remote I/O即遠程I/O網(wǎng)，是在掃描器方式下的PLC處理器通道和遠程I/O適配器之間的串行通訊鏈。該通訊的接口SCANport是一種現(xiàn)場總線的設(shè)備接口，為Remote I/O網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供直接、數(shù)字的通訊鏈路。
本工程中掛在各PLC分站的Remote I/O網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備按功能用途分為三種： （1）遠程I/O 塊：Block I/O或Flex I/O； （2）人機界面PenelView；
（3）變頻器1336PLUS和智能電機控制器SMC。
遠程I/O 塊設(shè)置在檢測元器件較集中的現(xiàn)場，采集光電開關(guān)、接近開關(guān)、行程開關(guān)等開關(guān)量信號和溫度、壓力、流量等模擬量信號。因為石膏板生產(chǎn)線的各控制分站中均有大量的現(xiàn)場檢測元器件，采用掛在現(xiàn)場總線的遠程I/O 塊后可大大節(jié)省工程布線，以節(jié)省投資。
各控制分站均設(shè)置了人機界面PenelView，根據(jù)不同的使用需要選用了兩種尺寸的人機界面：PenelView 1400e（彩色）和PenelView 550（單色）。它們是帶有按鈕、固態(tài)儲存器處理器的工業(yè)現(xiàn)場加固型CRT，是可編程、多任務(wù)的操作終端，并具有良好的圖形界面和穩(wěn)定可靠的運行環(huán)境。人機界面和PLC之間的數(shù)據(jù)傳送主要是通過塊傳送的操作（BTR與BTW）來實現(xiàn)。
變頻器1336PLUS和智能電機控制器SMC帶Remote I/O通訊接口，直接掛在Remote I/O網(wǎng)絡(luò)上，稱之為基于Remote I/O網(wǎng)絡(luò)的拖動系統(tǒng)。系統(tǒng)通過定義PLC的I/O映象表，利用SCANport接口，既可向與其相連的拖動設(shè)備驅(qū)動器發(fā)送命令，控制設(shè)備的運行；又可從驅(qū)動器讀取數(shù)據(jù)，監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了拖動設(shè)備的遠程網(wǎng)絡(luò)實時控制。該系統(tǒng)使PLC對變頻器等多臺驅(qū)動控制器實現(xiàn)了數(shù)字式控制，而取代傳統(tǒng)的模擬量控制的方法，因而大大提高了實時性和精確性；系統(tǒng)可靠性高，安裝成本低。因為石膏板生產(chǎn)線中配料與成型、切斷機的控制、干燥機傳動速度的控制、成品輸送及堆垛的控制均須與主線的速度保持同步與協(xié)調(diào)，而且實時性和精確性要求很高。
五、控制系統(tǒng)的實時性、通用性、開放性
由于本工程生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)采用了美國AB公司產(chǎn)品的工業(yè)專用通訊網(wǎng)絡(luò)：DH+網(wǎng)和Remote I/O網(wǎng)，拖動系統(tǒng)采用數(shù)字式控制，實現(xiàn)了真正的實時控制。
中央管理站+各控制分站+現(xiàn)場分布總線的系統(tǒng)模式適用于工業(yè)領(lǐng)域較大工程生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，用戶如要增設(shè)PLC控制站或現(xiàn)場I/O設(shè)備較為方便。但是由于各廠家工控產(chǎn)品通訊協(xié)議各不相同，在設(shè)計階段須分析比較各廠家產(chǎn)品及其網(wǎng)絡(luò)的特點，經(jīng)過對系統(tǒng)性能、價格的全面分析才能決定選用哪家廠品。這對系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試來說，通用性不強，可以說是"個性"過強。事實上，我們在系統(tǒng)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)：即使選用了同一品牌，各不同規(guī)格的同類產(chǎn)品二次開發(fā)的軟件及編程電纜均各不相同。例如，PLC有PLC5/40和SLC5/04，人機界面有PenelView 1400e和PenelView 550，不同的編程電纜至少需自制四根。這給系統(tǒng)的調(diào)試和維護帶來不便。因此，我認為系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)統(tǒng)一類型并盡量統(tǒng)一規(guī)格。因為這樣既可以減少備品備件，又可以方便調(diào)試和檢修維護。
DH+網(wǎng)和Remote I/O網(wǎng)的應(yīng)用使系統(tǒng)的開放性有所提高。但工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議未做到統(tǒng)一，備品備件還得選用同一品牌產(chǎn)品。要真正形成一種遵循統(tǒng)一標準的開放互聯(lián)系統(tǒng)尚需時日。
國內(nèi)石膏板生產(chǎn)線采用工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)尚處于發(fā)展和完善階段。我院電氣組針對該工程工藝龐大，各工段的設(shè)備復(fù)雜多樣、技術(shù)專業(yè)性強等特點，精心設(shè)計、科學(xué)組織、克服困難不斷創(chuàng)新，最終圓滿完成了該工程自動化控制系統(tǒng)的實施。該系統(tǒng)整體設(shè)計完善，受到建設(shè)單位的一致好評。