摘 要：介绍了由西门子S7-300 PLC和工业PC机组成的热浸镀模拟试验机计算机控制系统的硬件配置和软件组成，重点讨论了应用Win CC对设备的监控功能。实践表明，系统稳定可靠，为产品的质量控制和优化调度管理提供了有力的工具。
关键词：监控，Win CC软件，热浸镀
0 前言
在应用热镀锌工艺生产的产品中，热镀锌板用途广泛，现已普遍应用于许多领域，如建筑业、车辆制造业、容器制造业、机电工业、家用电器业等。特别是随着冷轧机的发展，连续热镀锌也得到迅速发展，多种连续热镀锌机组不断出现。为不断改进生产技术满足国民经济尤其是汽车工业高质量的要求，世界各国都在研究、开发新的金属镀层工艺和方法，以最终达到降低能源消耗、减少污染、降低成本和提高经济效益的目的[1]。因此热镀锌工艺的模拟试验装置也越来越显示出它的巨大的生命力和实用性。目前，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室研制开发了能够解决上述问题的多功能热浸镀模拟试验机，其自动控制系统采用西门子S7-300 PLC作为基础自动化站，操作员控制站配置SIMATIC工业PC IL40，安装Windows NT/2000操作系统和Win CC监控软件用于实时测量和数据采集，构成监控和数据采集（SCADA）系统[2-8]，使实验数据的采集和分析更为准确可靠。
1 系统配置
控制系统硬件配置如表1，图1。
表1 控制系统PLC配置
图1 热浸镀模拟试验机控制系统配置
上位机监控软件为SIEMENS WINCC VER5.0.1，WINCC为西门子公司开发研制的自动化监控程序，是基于PC的高性能HMI和SCADA解决方案，采用Internet技术、开放的标准接口、强大的组态工具并与通用的开发环境STEP 7无缝集成。它主要由以下部分组成：Control C（控制中心）、User Administrator（用户管理器）、Graphics Designer（图形编辑器）、Global Scripts（全局脚本）、Tag Logging（变量记录）、Alarm Logging（报警记录）、Text Library（文本库）及Report Designer（报表编辑器）等[9]。我们将Win CC应用于热浸镀模拟试验机的监控，为产品的质量控制和优化调度管理提供了有力的工具。
2 监控系统主要功能
热浸镀模拟试验机初期阶段主要是用来模拟冷轧带钢的连续热镀锌工艺。热镀锌过程可分为连续退火、入锌锅、镀层厚度控制（气刀）、合金化（可选）和冷却成型。整个工艺过程连续，工况复杂，控制条件严格，操作员通过良好的人机监控画面减少了误操作，保证了设备安全运行和可靠工作。下面详细介绍由Win CC编制的监控系统的主要功能。
2.1设备启停操作
操作全部采用鼠标或键盘方式进行，设备启停由计算机实现集中控制，启动之前需经人工检查无误后方可合闸上电，设备停止设计有正常和急停两种功能。图2是设备初始控制画面。
图2 热浸镀模拟试验机操作画面
2.2显示与报警提示
全部设备的运行状态用不同的颜色来区分工作或停止状态。实验过程的测控参数同时显示于监视画面上，设计有多幅画面来表示不同的实验工序，可切换显示流程中的总貌与局部。发生故障时，自动显示报警对话框，并形成报警记录供检查和分析，同时报警灯频闪提醒操作员需停机和排障。
2.3工艺参数测控
主要有温度、位置、张力等模拟量的检测和闭环控制，Win CC通过直接使用在STEP7中配置的变量表，实现在上位机中对测控参数的读写。
图3 热浸镀模拟试验机工艺参数画面
2.4参数历史纪录
设计有顺序记录和周期记录曲线，对重要的工艺参数进行数据保存，以便试生产调试、统计规律和事故分析。
2.5系统安全管理
为防止非法用户使用和误操作计算机，设计有开机密码和系统运行保护，保证了整个监控系统的安全性和可靠运行。
3 系统特点
（1）选用Win CC进行设计开发的系统人机界面，保证了实验过程的安全并且界面友好、操作灵活;
（2）生产运行中的主要工艺参数均有记录、归档，测控参数可随时查询分析;
（3）监控系统设计有较完善的工艺流程提示，减少了误操作，保障了系统稳定运行;
（4）系统对热浸镀过程中的温度、位置、张力进行了自动控制，稳定了工艺流程，提高了处理能力，为进一步进行优化控制奠定了良好的基础。
4 结束语
利用工控组态软件实现PLC与上位机通信的方法简单易行，降低了对操作员的要求，大大缩短了设计周期，系统继承性较好;同时提高了劳动生产率，实现了生产过程自动控制。
（1）系统为热浸镀模拟实验机提供了一个多任务、多处理平台的人机界面，实现了各个工序的可视化和多元化。
（2）系统对各种参数可以设定和修改，为实验提供了可选择性，使实验多样化。
（3）系统对镀层金属熔化、试样装卡、红外线加热炉加热和试样传输进行了自动控制，稳定了工艺流程，改善了试验质量，提高了处理能力。
（4）系统的数据采集和报表打印功能可以将重要数据定时打印，便于实验结果分析，可有效地发现实验过程中存在的不足，为工艺的改进和充分发挥设备的作用提供了依据。
参考文献
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