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0前言
计算机网络是计算机系统的发展方向之一。随着计算机技术和通讯技术的结合与发展，计算机网络特别是局域网技术得到了飞速发展，网络的应用范围也越来越广泛，许多企业也利用PLC网络组建中小型控制系统，将底层的现场信号的采集、中层信号的转换、数据处理与通信以及上层的监控与管理结合起来或将其作为子网接入其它系统中。PLC网络与其它工业局域网相比，其大的优点就在于其较高的性能价格比。结合重庆热水瓶总厂渝能高技术陶瓷有限公司、重庆利马高科技陶瓷有限公司陶瓷高温窑群OMRON PLC控制网络的组建实践介绍了PLC的发展趋势，计算机通讯技术CONTRATTER bbbb网络(FA网络)COMPOBUS网络，还介绍了高速以太网、各种数据交换模式、网络的设计分类等方面的知识。
1PLC网络
1.1PLC网络的特点
PLC网络常作为子系统接入CIMS、大型集散系统、企业网或者与其它PLC互连。
PLC设备网络的模型结构一般分为三层，即物理层、数据链路层、应用层，其网络拓扑结构主要有如下类型；
主从式总线型子网：PLC网络越靠底层对实时性要求越高。主从式存取控制依靠主机分配总线使用权，控制简单，易于实现，在从机较少时表现出很好的实时性。因此PLC的远程I/O及靠底层的子网，如SINEC L1、ORMON HOST bbbb网都采取主从式存取控制方式，它们以轮询/应答作为基础，由主机依次轮询从机是否使用总线。对于紧急任务再配合以中断请求，即时插入。主机拥有优先权，要求发送数据可直接广播。
分散式令牌总线型子网：PLC网络的中间层，如Modbus、Modbus+、OMRON的SYSMAC bbbb等采用分散式的令牌总线存取控制方式。这种方式在总线上的各站点没有主从之分，地位平等，总线使用权的分配分散到每个站中，共同裁决。总线上各站点组成一个逻辑环，由在逻辑环上流动的令牌分配总线，取得令牌的站点占有总线。
1.2PLC标准通用化协议及专利通信协议
PLC网络一般在网络高层中配置向通用化标准化方向发展，通常采用两种配置：MAP规约或Etherent协议，其工业局域网的标准化和互连可在应用层(高层)进行并完成。PLC网络除高层外其它层大多采用各公司自己的专利协议，各种专利协议其物理与数据链路层差别不大，只在应用层上有明显差异。主要表现在命令响应的种类、含义、代码互不一致、帧格式各不相同，信箱结构也不一样，因此无法通用。专利协议向用户提供的界面都比较简单明了，配置同样专利协议同系列的PLC产品之间，按说明书编制程序完成通信一般不会困难，然而配置不同协议的PLC之间要完成通信就非常困难，因此在设计PLC控制系统时，一般选用同厂家同系列的PLC产品，构成PLC网络，在高层再设法进入企业网或CIMS。用个人计算机作上位机，数台PLC作下位机构成网络在实践中得到广泛的应用。
2PLC控制网络在陶瓷高温烧结窑的应用实践
2.1高技术陶瓷产品的生产工艺及特点
高技术陶瓷产品主要是指近年来在新材料工业基础上发展起来的一些陶瓷零件，如陶瓷刀片、陶瓷点火器、陶瓷轴承等耐腐蚀、耐高温、高硬度、高耐磨的产品。
(1) 高技术陶瓷产品的主要工艺
以陶瓷点火器为例，其主要工艺如图1。
其中制备高质量微粉及高温烧结是高技术陶瓷产品的关键技术之一，而高温烧结炉(GAS PRESSURE SINTERING FURNACE)及其系统又是高温烧结窑的重要设备。
2.2高温烧结窑及其系统
(1) 烧结原理：一般经过注浆或压制成型的陶瓷坯体，要经过晾干，再进行低温烧结、高温烧结。高温烧结过程见表1。
此工艺主要来自加拿大多伦多大学电能公司，加拿大利马高科技陶瓷有限公司、重庆热水瓶总厂渝能高技术陶瓷有限公司在此基础上设计了自己的高技术陶瓷高温烧结窑，建立了自己的高温烧结窑群PLC控制网络。
2.3高技术陶瓷烧结窑及网络组建
(1) 网络规划：控制网络的总体结构如图2所示，分为三层网络、四级设备。三层网络指的是：层，信息网络层，即以太网，由个人计算机通过网卡和PLC通过以太网单元相连而组成；第二层，控制器网络层，即Controller bbbb网，PLC通过Controller bbbb单元相连而成；第三层，器件网络层，即CompoBus/D网，由PLC通过CompoBus/D主单元和CQMIH通过CompoBus/D从单元相连接而成。四级设备指的是：级，1台个人计算机(放在二楼总控制室)；第二级，由2台PLC组成；第三级，由2台PLC和28台PLC(28台高温烧结窑，其中利马公司14台，渝能公司14台)；第四级，1台CQMIH PLC组成。
(2) 硬件及物理联接：整个系统是由电气控制、人机界面及通信网络三部分构成。电气控制部分主要实现高技术陶瓷高温窑的运行及运行状态控制，人机界面部分主要实现对高技术陶瓷高温窑运行的监视以及能够在人机接口上实现对陶瓷高温窑运行参数的修改，通信网络则在可编程序控制器与各种设备之间架起一座信息的桥梁。使各种设备通过通信线路互相连接实现设备之间的通信，从而确保高技术陶瓷高温窑能够安全可靠地运行。
传输介质：物理介质是网中基本部分，用来在各PLC及PC之间传输信号。
传输介质的种类主要有：非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、基带同轴电缆、宽带同轴电缆、光纤电缆等。
在本次设计中采用的是VCTF同轴电缆。
分接器选择
选择一种小型的、快速方式与支线相连，同时带有螺栓、螺帽，方便邻接的T型分接器。
选择与T型分接器相匹配的密封式终结器。终结器通过终结电阻，从电器性能上使设备网通信稳定。终结器所有接触部分都作了金属涂镀处理，且两针上接有121欧%T/4欧的金属膜电阻。
容错性分析：系统中所使用的CQM1H具有冗余控制技术，在设备网节点之间可布置第二根通信电缆，当根通信电缆失效时，附加的第二根通信电缆可提供后备，节点比较来自每根电缆的信号质量，从而使用信号较好的那根电缆来通信。
完好性分析：设备网网络软件CX-PRAMMER也提供对用户设备网网络和设备网进行故障分析诊断的功能。
系统使用方便性分析：由于OMRON公司产品具有模块化、标准化的特点，用户就可以花很少的时间来设定、实施、试运行。同时当系统投入生产后它具有易于维护的特点，且具有足够的灵活性来适应不断变化的生产需要。
(3) 网络的管理与监控：网络的管理对网络管理软件的基本要求是功能强，可适应性好，具有可扩充性，价格适中。
OMRON公司的设备网网络软件CX-PROGRAMMER是一个基于bbbbbbS平台的软件产品，它可以使人们在此基础上对设备网网络进行管理并直接对PLC进行编程和监控。为了更直观地从上位机上监控各PLC的运行状况，控制对象的状态，还可以利用CX-NET软件中的DDE管理器工具及其它组态软件，通过DDE方式与OMRON编程软件CX-Server中的DDE管理器交换数据，从而实现对各PLC的监控。
DDE管理器作为服务端通过驱动程序从PLC内存区中采集到数据，与组态软件交换数据后，又通过驱动程序写到PLC的内存中，其交换过程如图3所示。
在CX-Server的DDE管理器中设置工程，主要包括PLC细节的描述、网络的设置、数据点的选取等，主要是进行设备的配置和节点的设置。通过对可编程序控制器进行编程、监控，从而实现高技术陶瓷高温窑的升温、抽真空、加氮(氩)加压、高温烧结、恒压保温、卸压开窑等工艺过程的自动控制。可编程序控制器作为控制系统的核心而存在。
3总结
PLC控制网络的组建过程基于对该类PLC产品所适用的专利通信协议的深刻了解。当前选用同类厂家同系列PLC产品构成PLC网络，在高层再设法进入CIMS或大型DCS，还可以利用其以太网的协议进一步连入Internet以实现更为远程的监视和控制。这类控制系统的应用越来越广泛，也是当前控制系统的发展方向。
0引言
原油库区作为一级防火区域，特别是大型原油库，油罐火灾一直是影响库区安全运行的重要因素，据统计在全部油罐火灾中原油罐占40%～50%，一旦出现火灾，扑救不及时，将给国家和人民生命财产造成惨重损失。自动消防监控系统能在出现火灾时及时报警和自动启动消防系统，快速对着火罐进行冷却水喷淋和泡沫液灭火，缩短灭火时间，有效地控制火情，防止火灾向其他油罐蔓延，大程度地减轻火灾造成的损失，从整体上提高原油库区防火安全性和火灾自救能力。随着对重要防火区域安全要求的提高，我公司采用Siemens S7-300 PLC控制技术和视频监控技术对YZ原油库消防系统进行了技术改造，实现了火灾实时监测、自动消防控制、库区视频监视和报警联动视频监视系统进行事故录像。
1YZ原油库区消防系统
YZ原油库是鲁宁输油管线上的一座大型原油库，拥有2万方原油罐8座，5万方原油罐3座，10万方原油罐2座，整个原油罐区由防火堤分成4个防火区域。该原油库内设置消防泵房和消防值班室各一座，主要消防设备有两座2000m3消防水罐、两台消防水泵、两台泡沫水泵、两台稳压水泵、一座泡沫液罐、一个泡沫比例混合装置。它们分别通过冷却水喷淋环管、泡沫环管与固定在油罐上的冷却水喷头、泡沫产生器联成一体，控制各区域和原油罐前电动蝶阀实现对着火罐进行冷却水喷淋和泡沫灭火。消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵都是一用一备。其消防工艺流程示意图见图1。
初始状态下，消防水泵和泡沫水泵出口阀1～阀4处于常闭状态，阀5～阀8处于常开状态，2万方罐区域阀10～11、20～21和罐前阀12～19、22～29处于常闭状态，5万方罐区域阀30～31和罐前阀33～39处于常闭状态，10万方罐区域阀40～41和罐前阀42～45处于常闭状态，消防水泵B1(B2)、泡沫水泵B3(B4)、稳压水泵B5(B6)处于停运备用状态。正常运行(无火灾状态)时稳压水泵B5(B6)处于控制运行状态，回流阀关闭，使冷却水系统和泡沫水系统保持0.7MPa～1.2MPa的稳高压状态，以确保油罐着火时能够迅速进行灭火。一旦某个油罐发生火灾，立即关消防水管线和泡沫水管线之间的连接阀阀5，启动消防水泵B1(B2)，停稳压水泵B5(B6)，关闭稳压泵出口阀V-1(V-2)，打开消防水泵出口阀1(2)、着火罐冷却水区域控制阀10(20、30、40)、罐前冷却水控制阀12(14、16、18、22、24、26、28、32、34、36、42、44)，通过喷头向着火罐进行冷却水喷淋，同时启动泡沫水泵B1(B2)，开泵出口阀3(4)、泡沫比例混合装置给水阀9、着火罐泡沫管线区域控制阀11(21、31、41)、泡沫管线罐前控制阀13(15、17、19、23、25、27、29、33、35、37、39、43、45)，平衡压力式泡沫比例混合装置，利用泡沫水泵的水压将泡沫液吸入后形成3％的泡沫与水的混合液，3％的泡沫水混合液通过泡沫管线到达罐上空气泡沫产生器，产生空气泡沫对着火油罐进行灭火。
2自动消防控制系统实现
2.1系统硬件配置
自动消防控制系统是以SIEMENS SIMATIC S7-300 PLC为核心技术进行火灾监测报警及自动消防控制，以研华工控机作为主要的人机操作界面，工控机通过RS232接口与S7-300 PLC的通讯处理器模块进行通讯实现相互间的数据传输和交换，同时在消防值班室安装手动操作控制盘，指示火灾报警和设备状态，手动控制设备启停。系统的硬件配置见图2。
本系统的核心是PLC控制系统，它是由SIEMENS S7-300 PLC的CPU模块、电源模块、数字量输入模块、数字量输出模块，通信处理器模块组成，共处理采集点DI：201个，控制点D0：154个，使用SM321DI模块13块，SM322D0模块10块。主要采集油罐的火灾信号、现场的手动报警按钮信号、消防管线所有控制阀的运行和控制状态、消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵的运行和控制状态、火灾报警手动确认信号、消防管线水压；主要控制消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵的启停和消防管线上所有控制阀的开关、闪光报警器的报警输出、视频监视系统的报警联动。
2.2火灾信号检测原理
油罐的火灾信号检测是自动消防系统采集的关键，它直接关系到系统的可靠性和准确性。本系统采用线性定温感温电缆作为油罐火灾信号传感器，它沿罐壁分段安装在原油罐的浮船上，连续测量火灾信号，另外在每一油罐的防火堤外侧踏步旁分别安装了两个手动火灾报警按钮，用于值班人员巡检时发现火情人工报警。线性感温电缆是由两根被热敏材料包敷的弹性钢丝绞合成型外加护套而成，正常状态下，两根钢丝间阻值接近无穷大，两芯线之间开路，在火灾发生时，电缆周围温度上升到额定动作温度时，其钢丝间热敏绝缘材料性能被破坏，绝缘电阻发生跃变，两芯线之间短路，控制系统连续检测感温电缆的状态，一旦检测到这一变化，就表明有火灾信号，控制系统根据感温电缆的状态变化判断着火罐位置，发生火灾报警信号并联动自动消防系统和视频监视系统。
2.3控制软件及流程
系统控制软件由主程序和多个子程序模块组成，它是以Siements SIMATIC S7-300 PLC专用的SIMATIC S7 STEP7 V5.0编程软件为开放环境，采用梯形图编程实现火灾实时监测和自动消防控制功能。系统主程序流程图见图3。
系统主要的子程序模块如下：
a)系统初始化模块
系统初始化模块是在系统刚上电时，预置系统的控制输出，使消防水泵、泡沫水泵、稳压阀处于停运状态，使消防管线区域阀和罐前阀保持全关位。
b)启动稳压系统模块
启动稳压系统模块根据消防水管线上的水压控制稳压泵的运行，保持冷却水系统和泡沫水系统处于0.7MPa～1．2MPa的稳高压状态。
c)报警模块
报警模块根据感温电缆的状态变化判断着火罐位置，发出火灾报警信号。
d)自动启动消防系统模块
自动启动消防系统模块根据着火罐的位置，按照启动消防系统的工艺流程，由程序启动消防水泵和泡沫水泵、停稳压水泵，顺序打开相应的控制阀，实现对着火罐冷却水喷淋和泡沫灭火。
e)自动关闭消防系统模块
自动关闭消防系统模块根据消防设备和控制阀的状态，停运正在运行的消防水泵和泡沫水泵，关闭消防管线上已打开的控制阀。
3视频监视系统实现
自动消防监控系统采用视频监视系统作为辅助监控系统，实时监视整个原油库区的安全运行情况，全面提高原油库区的安全监控水平。
视频监视系统通过安装在原油库区4座摄像塔塔顶平台上的数台一体化球型摄像机和控制云台对整个库区进行全方位多角度摄像，多路摄像信号经解码器、画面分割器后进入视频监视计算机，在CRT上实现多画面显示；同时通过控制键盘、解码器控制摄像机的控制云台进行水平旋转和上下俯仰，变焦镜头变倍、聚焦、光圈调整和预置位设置/调用，调节摄像机视频范围，实时监视整个原油库区的安全运行情况，一旦发生火灾，自动消防系统立即报警联动视频监控系统，将视频画面自动切换到着火罐预置的佳角度，开始事故录像，消防值班人员立即根据视频画面判断确有火情发生后，迅速时行人工报警确认，自动消防系统立即启动。
4系统功能特点
自动消防监控系统主要实现以下功能：
①实时采集和显示原油库区的火灾信号、消防设备状态，动态显示库区消防工艺流程；
②系统具有自动、控制室软手动、硬手动和现场就地多级消防控制功能；
③稳高压控制功能。在无火灾情况下，保持消防水管线压力处于稳高状态；
④报警显示和事件记录功能。显示和记录报警时间、报警原因和消防设备动作等报警和事件信息；
⑤整个库区的视频监视和报警联动功能。
5结束语
通过对YZ原油库进行多次模拟火灾测试，系统实现了预期的自动消防和报警联动视频监视。运行实践证明，系统的投运，从根本上提高了原油库区自动消防水平，从整体上增强了库区安全性，为原油库生产运行提供了强有力的安全保障。该系统在原油库及注重消防安全的相关领域具有广泛的应用前景。
1引言
随着微电子技术的迅猛发展，应用新的电子技术改造传统产业是企业技术进步，提高产品质量，降低生产成本，提高劳动生产率，进而提高企业度，，拓展市场的一条切实有效的途径。可编程序控制器及变频器控制技术的更新，功能的日益强大，实时性的增强为工业实时控制提供了更加有效的手段。济钢中板厂3#剪原控制系统是由交流电机、频敏变阻器、主令控制器等组成，电机不调速，定尺机推头的移动距离通过齿轮组带一个指针在刻度尺上指示。由于电机不调速，起制动过程机械惯性大，机械冲击大，加之刻度机和人眼的视角误差等原因，不可避免地造成钢板定宽精度差；在定宽过程中机械推头经常推过或推不到位，加长了定宽的调整过程，增加了工人的劳动强度，影响了生产节奏，严重制约着生产和产品质量的提高，随着市场竞争的日益激烈，这种矛盾更加突出。为此，我们对3#剪原控制系统进行了彻底改造，用PLC及变频器完成了宽度定尺机推头的位置控制，实现了较高精度的自动定尺，提高了3#剪的剪切速度、剪切质量和剪切精度，大大减轻了工人的劳动强度，提高了钢板的实物质量和市场的竞争能力。
2系统基本工作原理
针对中板厂3#剪的生产现状及存在的问题，按工艺要求在保留机械设备及电机不变的前提下，尽量减少现场检测点，以减少系统维护量，提高系统的可靠性。经过反复论证，决定用值编码起来检测定宽机推头的位置，PLC完成系统参数设定、实时监测和控制，变频器完成电机的调速控制。在保证剪切精度的前提下力求系统配置简单，运行可靠，操作维护方便，以提高质量、增加效益、降低劳动强度为主攻目标。
系统的主要工艺设备布置图如图1所示。
该系统的重点是如何找到设定宽度与推头实际位置的对应关系及如何进行推头的定位控制。由物理学可知，定宽尺寸与推头位置的对应关系是线性的，所以系统的数学模型为：Y=aX+b，其中b为推头初始位置所对应的脉冲数，由编码器的初始位置决定；X为定宽设定长度，单位为毫米；Y为设定宽度所对应的脉冲数，a为斜率。这样，实际测出推头在定宽范围内的任意两点(x，y)的值就可求出a的值；在a确定后，再确定一点就可求出b的值。a、b的值确定后，设定宽度尺寸和推头实际位置的对应关系就确定了。在实际应用中，为保证模型的jingque，克服人工测量误差、机械传动精度等误差因素，应多求几组a、b值，取a、b各自的平均值作为模型参数，使模型能准确反映出系统的对应关系。
在确定了定宽尺寸与推头位置的对应关系后，剩下的工作就是对推头的jingque定位了。推头的定位控制由PLC和变频器共同完成，这是系统的核心。根据工艺要求，提高生产节奏，系统的加减速曲线如图2所示。系统的加减速时间由变频器进行设定，以保证系统的快速启动，满速运行；停车时由PLC经运算发出减速指令，变频器以设定的减速曲线降低转速，当推头到达预定位置时，PLC发出滑行停止及直流制动命令，变频器进入制动状态，电机停止，推头到达设定位置。在推头的定位控制中，影响定位精度的因素有机械传动装置及钢板的惯性，钢板与辊道间的摩擦等诸因素。要详细系统的检测分析这些因素，将大大增加系统控制的复杂性，增加软硬件投资，即便如此也不一定能取得好的控制效果。在深入分析研究的基础上，我们把这些影响定位精度的诸因素作为一个系统误差来整体消除，使得整个控制系统简单明了，数学模型线性直观，便于实现。
该系统由现场检测部分、PLC、变频器、操作员终端、主令控制器等部分组成。
2.1现场检测部分：
现场检测部分由AB公司生产的执行编码器组成。他完成了机械推头位置的实时检测，每一位置对应一脉冲数，供PLC做控制用。该值编码器的编码范围为0000～9999，每转1000个码，输出响应时间小于1微秒。这种编码器的优点是快速性好，在运行过程中无脉冲累计误差，以BCD码形式输出，但要求PLC必须有相应的快速输入模块来处理才能满足它快速性、实时性的要求。该编码器为系统的jingque定位提供了可靠的检测手段。
2．2PLC部分：
PLC部分选用的时AB公司的SLC500系列小型可编程序控制器，完成了逻辑控制、数学运算、编码器输出信号的数据采集与处理、数学模型的实现、变频器起停与速度控制、外围设备状态的监控、故障综合及处理、与终端设备的通讯等功能。该系列PLC扫描周期短，配置简单，抗干扰能力强，完全适合现场控制要求。
2.3变频器部分：
变频器选用的是富士系列37KW变频器。根据工艺要求，提高生产节奏和推头定位的准确性，变频器的制动占空比较高(约为15％)，因此变频器增加了制动单元和制动电阻，以提高系统制动的快速性，满足系统频繁起制动的要求。
变频器的起停、正反转、滑行停车、直流制动等功能均由PLC控制，两者共同完成了系统加减速曲线的设定、电机定位控制等功能。
2.4操作员终端：
操作员终端由PanelView 550和一台PC及共同组成，两者在功能上基本相似，都为人机对话提供了良好的界面，操作画面形象直观，各种操作一目了然。它们的区别在于PanelView 550增加了调试和维护画面，可供现场维护人员作一般性的维护、调试、校零用；而PC机的操作画面更富有情感，更易于操作人员的操作，更重要的是它可以对PLC和操作员终端PanelView 550座更深层次的调试修改，以适应特殊工艺的要求，供技术人员进行二次开发。
2.5主令控制器：
主令控制器的设置完全是为了满足现场操作工的习惯操作设置的，主要完成电机的起停车及正反转控制。
3系统的功能及主要经济技术指标
中板厂3#剪定宽自动控制系统主要完成了机械推头移动距离的实时检测，一系列数学和逻辑运算及电机的控制。操作员终端为人机对话提供了良好的界面，操作、维护画面形象、直观，方便了系统地维护和操作。系统内设有多种钢板标准宽度，操作工只需按一个键就可完成标准宽度的设定，对于非标产品宽度，系统设置了快速设定和修改功能，以适应生产快节奏的要求，提高了剪切速度。另外，系统的调试画面，使系统的调试变得轻松方便，大大节省了调试和维护时间，维护量大幅度下降。
系统的主要功能有：
(1)钢板宽度的设定和修正。
(2)多种标准板宽预设。
(3)自动校零。
(4)自动、手动操作。
(5)自动定宽、快速返回。
(6)前后限位位置的任意设定、自动停车。
(7)系统故障综合及报警、手动复位。
主要经济技术指标：
(1)控制精度：≤2mm
(2)定宽范围：1400～2200mm
(3)钢板表面温度：≤500℃
(4)剪切速度：＞90块/小时
(5)平均无故障时间：＞8000小时
4系统配置
(1)系统的硬件配置如图3所示：
(2)系统的软件配置：
本系统的核心程序是用梯形图语言编制的。在编制过程中对现场工艺、控制要求、所能完成的功能及达到的精度都作了详细地分析计算，力求程序简洁、实用，充分满足现场工艺及控制精度要求。监控程序完成了操作员终端与PLC之间的通讯、重要参数的设置与显示，为人机对话提供了友好界面。
PC机的操作画面是用VB 5．0编写的，操作画面和工作画面更有灵活性，画面更加形象直观，易于操作。
主要控制程序的框图如图4所示。
5结束语
本系统自投用以来，运行稳定、可靠，经济效益、社会效益显著，再次证明了利用电子技术改造传统产业可深入到企业的各个角落，不仅改造潜力巨大，而且能达到投入少，产出多，获得良好经济效益和社会效益的目的，大大提高了劳动生产率，具有广泛的推广应用价值。
