超薄電子玻璃是目前在微電子、光電子和新能源等高新技術(shù)中應用最廣、發(fā)展最快的特種玻璃之一，是平板顯示器的基礎核心材料之一，廣泛應用于科技含量極高的智能手機（如Iphone）、電視與平板電腦觸摸屏（如Ipad）等領(lǐng)域。目前超薄電子玻璃行業(yè)前景非常廣闊，在全球市場擁有龐大的潛在需求。河南省海川電子玻璃有限公司集玻璃生產(chǎn)、研發(fā)于一身，致力于建設國內(nèi)起點最高、規(guī)模最大的電子玻璃生產(chǎn)企業(yè)，主要生產(chǎn)0.3~1.1mm用于手機、平板電腦蓋板、觸屏及ITO導電膜行業(yè)基板玻璃。

項目中的工藝設備是應用于浮法玻璃成型區(qū)段的全自動拉邊機，拉邊機作為超薄浮法成型的關(guān)鍵核心設備，在生產(chǎn)中這些拉邊機將機頭壓在錫槽內(nèi)玻璃帶的邊緣上，與玻璃帶邊部接觸轉(zhuǎn)動后，將玻璃帶寬度方向拉伸，使其邊變薄。拉邊機的擺放姿態(tài)，成型區(qū)段兩側(cè)每對的對稱性，拉邊輪的速度變化，各動作的控制精度，以及故障處理的便捷和及時性，都對玻璃的質(zhì)量穩(wěn)定影響極大。

控制系統(tǒng)構(gòu)成

此次全自動拉邊機控制系統(tǒng)采用西門新一代S7-1500 系列PLC，完全采用基于PROFINET 和PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡的分布式I/O 系統(tǒng)。網(wǎng)絡分為兩層，集中控制PLC和監(jiān)控計算機（WINCC）通過PN網(wǎng)絡與控制各子設備的PLC通訊完成集中管理和監(jiān)控，各子設備分別由一臺單獨的PLC控制，并采用DP網(wǎng)絡連接G120C變頻器以及其他現(xiàn)場元件，構(gòu)成現(xiàn)場級網(wǎng)絡。

一臺DELL商用機作為上位監(jiān)控計算機，配置WINCC構(gòu)成操作管理站，該計算機通過基于PROFINET的上層監(jiān)控管理網(wǎng)絡訪問各控制站，下發(fā)控制數(shù)據(jù)給各控制站，各控制站將采集的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)及報警信息上傳至上位計算機，做集中監(jiān)控管理與顯示。控制站通過DP網(wǎng)絡以數(shù)字通訊的方式鏈接主旋轉(zhuǎn)變頻器、絕對值編碼器和現(xiàn)場HMI，從而完成對拉邊機速度、進退、壓深、擺角的精確控制。

控制系統(tǒng)中產(chǎn)品類型及作用特點：

（1）CPU1511-PN ：作為西門子新一代S7-1500 系列PLC，內(nèi)部集成有兩個端口的PN接口，這兩個端口具有相同的 IP 地址，共同形成現(xiàn)場總線級別的接口，方便組網(wǎng)及連接編程終端。相比S7-300系列1500系統(tǒng)響應時間更短，更完善的系統(tǒng)自診斷功能，增加了維護性和可靠性。對玻璃生產(chǎn)而言，拉邊機屬于連續(xù)不間斷使用的設備，易于在線維護和高可靠性就顯得尤為重要。

（2）CM1542-5：構(gòu)成基于PROFIBUS-DP分布式I/O 設備網(wǎng)絡，鏈接分布在電氣柜內(nèi)和現(xiàn)場機體內(nèi)的遠見，既增加了可靠性又節(jié)省了布線。

（3）G120C：與同類變頻器相比有著緊湊的外形尺寸、便捷友好的調(diào)試和維護方式。DP組網(wǎng)方便，編程方式上與MM440類似。參數(shù)調(diào)整上既可以通過面板進行操作，也可以使用調(diào)試工具（Starter）進行。

（4）HMI：考慮實際使用資源，HMI采用KTP600。在博圖軟件中組態(tài)方便。

網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和配置

除PC及主控PLC 外，每對拉邊機的控制系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)基本相同，單個PLC 控制系統(tǒng)主要由S7-1500 作為主站，將HMI、變頻器、 絕對值編碼器等模塊集成到安全可靠的PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡中。

整個控制系統(tǒng)又通過PN網(wǎng)絡進行連接。

主要功能及實現(xiàn)

1.玻璃生產(chǎn)中拉邊機在成型區(qū)段的工作特性，要求拉邊輪的旋轉(zhuǎn)速度精確、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，每一對拉邊機的拉邊輪旋轉(zhuǎn)速度一致。項目中采用一臺變頻器拖動兩臺旋轉(zhuǎn)電機的方式，在Starter中可進行設置，硬件辨識操作中Starter可支持選擇兩臺并聯(lián)的工作方式，參數(shù)按照單臺電機的銘牌輸入。電機試運行中可使用Starter軟件的跟蹤功能，進一步優(yōu)化運行參數(shù)。

使用博途組態(tài)PLC項目中，將該變頻器DP通訊報文類型與Starter設定的一致。在TIA Portal V12中使用DP從站讀寫指令對G120C通訊傳遞數(shù)據(jù)，保證通訊數(shù)據(jù)傳遞的一致性。

2.人機交互方面，系統(tǒng)在集中控制層面設置有一臺上位PC機（WINCC），每對拉邊機現(xiàn)場操作箱配置有兩個面板。面板通過DP連接進子站系統(tǒng)，上位PC通過PN網(wǎng)絡與各子站進行交互。在實際實施中，面板組態(tài)與PLC無縫集成，變量及報警信息調(diào)用非常便捷。但PC機組態(tài)因是原有項目移植的緣故，WINCC沒有采用博途集成的版本，采用的是V7.2版本。實際組態(tài)時，由于沒有使用西門子的1613卡件，子站過多時（大于16個）需要配置多塊以太網(wǎng)卡。

3.如前所述，拉邊機工作性質(zhì)為連續(xù)不間斷使用，項目程序的容錯、故障預估及在線診斷就顯得尤為重要。在PN及DP網(wǎng)絡子站狀態(tài)診斷上，博途軟件提供有DeviceStates指令，DeviceStates指令通過 STATE 參數(shù)，輸出由 MODE 參數(shù)選擇的 DP 從站的狀態(tài)（bool類型）。在用戶程序中可以使用該指令實時讀取各DP子站的狀態(tài)，進而判斷從該DP子站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否可用，并及時給與提示，避免誤動作。

項目運行

項目完成后已穩(wěn)定運行近兩個月，運行指標均達到了預期的目標，也提供給了最終用戶良好的使用及維護體驗。

應用體會

新一代S7- 1500的使用相比原來使用的S7-300系列而言，軟件和硬件的集成度更高，系統(tǒng)全部采用西門子部件的話，在項目組態(tài)時TIA 博途軟件提供了許多便捷的組態(tài)方式，網(wǎng)絡及其他硬件組態(tài)時，幾乎所有的設置均可一次設定完成。

博途軟件更多的采用了類似于windiws的拖拽方式，編程體驗更好，在組態(tài)時利用該方式，不容易出現(xiàn)錯誤。

博途軟件采用全符號編程方式，檢索更方便，在DB及函數(shù)運行時可優(yōu)化系統(tǒng)資源的利用，加快系統(tǒng)的運行速度。而且在編程過程中修改變量的定義，程序中所有用到該變量的位置均自動進行了修改，無需再費時查找。

在線調(diào)試時，提供了良好的在線診斷功能，尤其在網(wǎng)絡調(diào)試時詳細的診斷信息，有助于方便快捷的完成調(diào)試。

數(shù)據(jù)跟蹤功能并不是一個非常新的功能，但博途提供的跟蹤功能相較之前使用過的來說更強大些，信息更多，在線調(diào)試時使用會更靈活。

此外，隨著西門子Profinet產(chǎn)品線的補充，個人認為可以進一步優(yōu)化現(xiàn)有方案，不斷創(chuàng)新。