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(yīng)用最廣、發(fā)展最快的特種玻璃之一，是平板顯示器的基礎(chǔ)核心材料之一，廣泛應(yīng)用于科技含量極高的智能手機(jī)（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(chǎng)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(shè)國內(nèi)起點(diǎn)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(jī)、平板電腦蓋板、觸屏及ITO導(dǎo)電膜行業(yè)基板玻璃。
項(xiàng)目中的工藝設(shè)備是應(yīng)用于浮法玻璃成型區(qū)段的全自動(dòng)拉邊機(jī)，拉邊機(jī)作為超薄浮法成型的關(guān)鍵核心設(shè)備，在生產(chǎn)中這些拉邊機(jī)將機(jī)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(dòng)后，將玻璃帶寬度方向拉伸，使其邊變薄。拉邊機(jī)的擺放姿態(tài)，成型區(qū)段兩側(cè)每對(duì)的對(duì)稱性，拉邊輪的速度變化，各動(dòng)作的控制精度，以及故障處理的便捷和及時(shí)性，都對(duì)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(dòng)拉邊機(jī)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(luò)的分布式I/O 系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)分為兩層，集中控制PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)（WINCC）通過PN網(wǎng)絡(luò)與控制各子設(shè)備的PLC通訊完成集中管理和監(jiān)控，各子設(shè)備分別由一臺(tái)單獨(dú)的PLC控制，并采用DP網(wǎng)絡(luò)連接G120C變頻器以及其他現(xiàn)場(chǎng)元件，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)。
一臺(tái)DELL商用機(jī)作為上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，配置WINCC構(gòu)成操作管理站，該計(jì)算機(jī)通過基于PROFINET的上層監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)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(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及報(bào)警信息上傳至上位計(jì)算機(jī)，做集中監(jiān)控管理與顯示?？刂普就ㄟ^DP網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字通訊的方式鏈接主旋轉(zhuǎn)變頻器、絕對(duì)值編碼器和現(xiàn)場(chǎng)HMI，從而完成對(duì)拉邊機(jī)速度、進(jìn)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(diǎn)：
（1）CPU1511-PN ：作為西門子新一代S7-1500 系列PLC，內(nèi)部集成有兩個(gè)端口的PN接口，這兩個(gè)端口具有相同的 IP 地址，共同形成現(xiàn)場(chǎng)總線級(jí)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(yīng)時(shí)間更短，更完善的系統(tǒng)自診斷功能，增加了維護(hù)性和可靠性。對(duì)玻璃生產(chǎn)而言，拉邊機(jī)屬于連續(xù)不間斷使用的設(shè)備，易于在線維護(hù)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(shè)備網(wǎng)絡(luò)，鏈接分布在電氣柜內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)體內(nèi)的遠(yuǎn)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(hù)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(jìn)行操作，也可以使用調(diào)試工具（Starter）進(jìn)行。
（4）HMI：考慮實(shí)際使用資源，HMI采用KTP600。在博圖軟件中組態(tài)方便。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和配置
除PC及主控PLC 外，每對(duì)拉邊機(jī)的控制系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)基本相同，單個(gè)PLC 控制系統(tǒng)主要由S7-1500 作為主站，將HMI、變頻器、 絕對(duì)值編碼器等模塊集成到安全可靠的PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡(luò)中。
整個(gè)控制系統(tǒng)又通過PN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。
主要功能及實(shí)現(xiàn)
1.玻璃生產(chǎn)中拉邊機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，每一對(duì)拉邊機(jī)的拉邊輪旋轉(zhuǎn)速度一致。項(xiàng)目中采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方式，在Starter中可進(jìn)行設(shè)置，硬件辨識(shí)操作中Starter可支持選擇兩臺(tái)并聯(lián)的工作方式，參數(shù)按照單臺(tái)電機(jī)的銘牌輸入。電機(jī)試運(yùn)行中可使用Starter軟件的跟蹤功能，進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)。
使用博途組態(tài)PLC項(xiàng)目中，將該變頻器DP通訊報(bào)文類型與Starter設(shè)定的一致。在TIA Portal V12中使用DP從站讀寫指令對(duì)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(jī)交互方面，系統(tǒng)在集中控制層面設(shè)置有一臺(tái)上位PC機(jī)（WINCC），每對(duì)拉邊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)操作箱配置有兩個(gè)面板。面板通過DP連接進(jìn)子站系統(tǒng)，上位PC通過PN網(wǎng)絡(luò)與各子站進(jìn)行交互。在實(shí)際實(shí)施中，面板組態(tài)與PLC無縫集成，變量及報(bào)警信息調(diào)用非常便捷。但PC機(jī)組態(tài)因是原有項(xiàng)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(shí)際組態(tài)時(shí)，由于沒有使用西門子的1613卡件，子站過多時(shí)（大于16個(gè)）需要配置多塊以太網(wǎng)卡。
3.如前所述，拉邊機(jī)工作性質(zhì)為連續(xù)不間斷使用，項(xiàng)目程序的容錯(cuò)、故障預(yù)估及在線診斷就顯得尤為重要。在PN及DP網(wǎng)絡(luò)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(shí)時(shí)讀取各DP子站的狀態(tài)，進(jìn)而判斷從該DP子站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否可用，并及時(shí)給與提示，避免誤動(dòng)作。
項(xiàng)目運(yùn)行
項(xiàng)目完成后已穩(wěn)定運(yùn)行近兩個(gè)月，運(yùn)行指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，也提供給了最終用戶良好的使用及維護(hù)體驗(yàn)。
應(yīng)用體會(huì)
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(xiàng)目組態(tài)時(shí)TIA 博途軟件提供了許多便捷的組態(tài)方式，網(wǎng)絡(luò)及其他硬件組態(tài)時(shí)，幾乎所有的設(shè)置均可一次設(shè)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(yàn)更好，在組態(tài)時(shí)利用該方式，不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。
博途軟件采用全符號(hào)編程方式，檢索更方便，在DB及函數(shù)運(yùn)行時(shí)可優(yōu)化系統(tǒng)資源的利用，加快系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)進(jìn)行了修改，無需再費(fèi)時(shí)查找。
在線調(diào)試時(shí)，提供了良好的在線診斷功能，尤其在網(wǎng)絡(luò)調(diào)試時(shí)詳細(xì)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(gè)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(qiáng)大些，信息更多，在線調(diào)試時(shí)使用會(huì)更靈活。
此外，隨著西門子Profinet產(chǎn)品線的補(bǔ)充，個(gè)人認(rèn)為可以進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有方案，不斷創(chuàng)新。
