摘要：本文介紹了鎢粉還原設(shè)備的簡單工藝流程，通過采用 CC-Link IE Field 網(wǎng)絡(luò)主模塊，L 系列頭模塊，MODBUS 通訊模塊來進(jìn)行整體的組網(wǎng)控制。

1.引言

采用氧化鎢還原工藝生產(chǎn)鎢粉時(shí)，生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)對鎢粉質(zhì)量有著重要的影響。這些參數(shù)主要有還原溫度、氫氣壓力、氫氣露點(diǎn)、推舟速度等。在我國，目前對鎢粉還原工藝生產(chǎn)過程的監(jiān)測和控制比較落后，除了還原爐的溫度是采用儀表控制外，工藝過程主要靠人工操作， 造成產(chǎn)品的質(zhì)量起伏很大。

通過采用CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和三菱控制產(chǎn)品進(jìn)行還原工藝，可以大大地消除人們對產(chǎn)品質(zhì)量的影響， 有利于工藝條件的穩(wěn)定，配合最佳工藝條件的尋找，可以達(dá)到穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)鎢粉的目的。通過上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控爐溫，壓力，速度等參數(shù)，從而提高了生產(chǎn)管理水平，減少了由于工藝參數(shù)不穩(wěn)定所帶來對鎢粉質(zhì)量的影響，改造了傳統(tǒng)工藝，為以后鎢粉還原爐的技術(shù)改造和信息自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。

(1)爐頭室，爐尾室的上料下料采用伺服定位控制與變頻器控制，可實(shí)現(xiàn)上、下料的精確定位控制。

(2) 采用CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主控制集中程序管理，通過各個(gè)子站設(shè)備的鏈接刷新從而統(tǒng)一控制設(shè)備運(yùn)行，可根據(jù)現(xiàn)場的情況靈活調(diào)整鎢粉還原的各項(xiàng)工藝參數(shù)。

(3) 主站通過QJ71MB91MODBUS通訊模塊對部分溫控儀表進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)采集，通過Q61LD模塊對鎢粉進(jìn)行稱重記錄處理，并在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄功能。

(4)變頻器、伺服電機(jī)自帶完善的保護(hù)和自我診斷功能，配合PLC，HMI等工控產(chǎn)品，可進(jìn)一步提高鎢粉還原爐設(shè)備的可靠性、監(jiān)視維護(hù)、各類型產(chǎn)品選擇生產(chǎn)等自動(dòng)化功能。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工藝

該控制系統(tǒng)采用了分層次的主從站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)站之間相互獨(dú)立，同時(shí)可以隨時(shí)通過CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行循環(huán)參數(shù)刷新，以此使各個(gè)站之間緊密地聯(lián)系起來。這樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對清晰，便于修改和增加新內(nèi)容，靈活性比較強(qiáng)，與此同時(shí)也提高系統(tǒng)的可靠性。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要分為7個(gè)大站，分別是主控制、爐頭、爐尾、裝料、倒料、清渣、氫氣。

主控室：作為網(wǎng)絡(luò)的主站，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總調(diào)度， 在不同的程度上協(xié)調(diào)主站與各個(gè)子站及設(shè)備站之間的動(dòng)作。其所有的邏輯程序在主站中編寫， 對所有 MODBUS儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集;連接上位機(jī)來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能;對變頻器、遠(yuǎn)程設(shè)備站之間的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。爐尾室：通過爐尾X、Z軸定位到相應(yīng)的爐管，打開爐門， 勾桿前進(jìn)， 勾桿勾舟( 此為推桿式還原爐設(shè)備方式，采用雙層舟疊加還原方式)，勾桿返回，關(guān)閉爐門。完成之后爐尾X、Z軸定位到傳送梁位置，勾桿定出舟， 如此反復(fù)15個(gè)爐管的順序控制動(dòng)作。

倒料站：判斷是否為雙層舟，若是則進(jìn)行分舟，分舟機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成之后傳送梁上升、前進(jìn)、下降直至到達(dá)倒料位置，倒料機(jī)構(gòu)動(dòng)作，倒料完成之后倒料機(jī)構(gòu)復(fù)位，傳送梁上升后退下降返回勾料位置等待下一舟傳送。

清渣站：判斷是否需要清渣，需要?jiǎng)t清渣機(jī)構(gòu)動(dòng)作， 清渣完成之后清渣機(jī)構(gòu)復(fù)位，傳送梁上升前進(jìn)下降，電梯下降，退出舟，傳送梁上升前進(jìn)下降到達(dá)裝料置。

裝料站：空舟到達(dá)裝料站之后裝料站開始準(zhǔn)備裝料， 傳送梁前進(jìn)，扒料機(jī)構(gòu)動(dòng)作，雙層舟疊加動(dòng)作。

爐頭室：裝料完成之后，爐頭X、Z舟定位到相應(yīng)位置，開門推舟進(jìn)爐管，完成之后關(guān)閉爐管門，如此反復(fù)進(jìn)行15個(gè)爐管的裝料動(dòng)作。

氫氣站：在爐管門打開的時(shí)候進(jìn)行氫氣動(dòng)作，爐頭、爐尾只能同時(shí)打開一個(gè)門。

3.程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 將所有子站及設(shè)備站的IO設(shè)置，并分配相應(yīng)的鏈接參數(shù)，映射到主站的相應(yīng)軟元件區(qū)域。建立相應(yīng)的分站子程序，其軟元件分配和刷新如下圖所示：

3.1 建立單獨(dú)的MODBUS 通訊程序，進(jìn)行儀表的數(shù)據(jù)采集功能，將其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到特定的寄存器里，以便應(yīng)對順控程序?qū)x表數(shù)據(jù)的調(diào)用和控制。

3.2 通過CC-Link IE Field的網(wǎng)絡(luò)讀寫變頻器的運(yùn)行控制參數(shù)，從而達(dá)到控制變頻器運(yùn)行方式的目的。

3.3 裝料站與倒料站在網(wǎng)絡(luò)中是作為本地站，其順控程序需單獨(dú)編寫，Q61LD所采集的重量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于本地站的寄存器地址當(dāng)中，以便本地站在順控程序中方便調(diào)用稱重模塊所采集的數(shù)據(jù)值，通過對工藝的數(shù)據(jù)，需數(shù)據(jù)交換的寄存器通過QJ71GF11-T2 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新。

3.4 通過ZP.REMFR、ZP.REMTO這兩條專用指令讀寫智能設(shè)備站的參數(shù)，從而有效的完成定位控制功能，模擬量采集功能，邏輯控制功能，主要是針對于L系列模塊所帶的子站設(shè)備。

4.鎢粉還原系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試及難點(diǎn)

第一步：檢查伺服電機(jī)及放大器、變頻器、PLC、控制回路接線以及機(jī)械結(jié)構(gòu)是否正確，檢查硬件配置與實(shí)際情況是否吻合。

第二步：通電后開始對PLC的IO點(diǎn)位和字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)的刷新分配以及確認(rèn)硬件上的點(diǎn)位信號是否可以正確接收與發(fā)送。

第三步：通過試運(yùn)行模式來測試伺服電機(jī)和變頻器是否運(yùn)行正常。

第四步：根據(jù)控制模式對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置為CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的模式。

第五步：根據(jù)伺服的控制模式以及機(jī)械結(jié)構(gòu)來設(shè)置伺服參數(shù)，包括通過自動(dòng)調(diào)諧來調(diào)整電機(jī)的穩(wěn)定性。

第六步：對MODBUS模塊以及下位儀表的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

第七步：設(shè)置完這些參數(shù)之后開始根據(jù)工藝進(jìn)行程序編寫，一站一站的分塊調(diào)試，最后通過CC-Link IE Field 網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備地聯(lián)機(jī)調(diào)試。

第八步：兩臺(tái)觸摸屏進(jìn)行異地控制，但是當(dāng)操作其中一臺(tái)的情況下另一臺(tái)只能是處于監(jiān)視狀態(tài)，不能修改數(shù)據(jù)。解決方案：建立兩個(gè)權(quán)限觸摸屏與觸摸屏之間相互互鎖即可。

4.1 變頻器參數(shù)基本設(shè)置

4.2 伺服拓?fù)鋱D及參數(shù)設(shè)置

根據(jù)其機(jī)械結(jié)構(gòu)來設(shè)置機(jī)械參數(shù)，比如轉(zhuǎn)脈沖數(shù)、每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)距離、限制值、外部限位開關(guān)設(shè)置、模式設(shè)置、絕對器系統(tǒng)設(shè)定等。

4. 3 Q61LD 、L J72G F15- T2- CM、L60A D 4、LD77MS2所需刷新參數(shù)的設(shè)定

在LD77MS2自動(dòng)刷新參數(shù)里面根據(jù)刷新參數(shù)范圍， 填寫對應(yīng)的寄存器，以便于程序的控制使用。難點(diǎn)：當(dāng)某些參數(shù)自動(dòng)刷新參數(shù)里沒有的， 則需要通過CC- Link IE Field網(wǎng)絡(luò)的專用讀寫指令對智能設(shè)備站的參數(shù)進(jìn)行讀寫操作,并且需要注意不同指令之間的刷新時(shí)間。

L60AD 4和Q61LD所需控制的參數(shù)都可在刷新參數(shù)里面填寫，主站程序只需對寄存器進(jìn)行讀寫即可。

L J72GF15-T2-CM主要是對CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)置以及所帶模塊的自動(dòng)參數(shù)刷新以便于順控程序的編寫。

4.4 MODBUS 串口數(shù)據(jù)設(shè)置

5.系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

5.1 1 CC-Link IE Field可連接遠(yuǎn)程IO站、遠(yuǎn)程設(shè)備

站、智能設(shè)備站以及其他可編程控制器，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以其先進(jìn)的功能性實(shí)現(xiàn)高速的分布式控制，解決鎢粉還原爐周邊設(shè)備的分散布置。

5.2 程序的統(tǒng)一集成化處理，解除調(diào)試期間主站與子站之間來回下載程序的麻煩，并高效率、更方便地完成系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)聯(lián)調(diào)程序。

5.3 可通過對設(shè)備以及儀表的控制，對其還原爐的溫度進(jìn)行調(diào)控， 利用伺服定位可增加傳送梁與爐管之間的精確性， 減少其機(jī)械損耗， 從而完成對鎢粉產(chǎn)品的質(zhì)

量監(jiān)控。

5.4 4 模擬量數(shù)據(jù)通過MODBUS設(shè)備進(jìn)行采集， 減少了在線路上的干擾及誤差，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

6.系統(tǒng)難點(diǎn)

6.1 1 QJ71GF11- T2 控制L系列頭模塊所用專用指

令對智能設(shè)備站進(jìn)行參數(shù)讀寫時(shí)， 存在一個(gè)掃描周期的延時(shí)。

解決方法：在編輯程序時(shí)所刷新的參數(shù)做延時(shí)處理即可。

6.2 MODBUS 通訊異常

解決方法：檢查各個(gè)儀表與模塊之間的通訊串口數(shù)據(jù)是否一致，檢查其硬件接線是否完好。

6.3 爐頭、爐尾共15個(gè)爐管錯(cuò)位進(jìn)出鎢粉舟的問題， 因?yàn)橐粋€(gè)爐管智能打開一個(gè)門。

解決方法：通過寄存器的循環(huán)移位功能進(jìn)行爐頭、爐尾的任務(wù)判定。

6.4 2個(gè)觸摸屏同時(shí)只能有一個(gè)觸摸屏在監(jiān)控寫入狀態(tài)。

解決方法：通過獲取HMI觸摸信息置位某一個(gè)PLC 內(nèi)的軟元件，從而在PLC 內(nèi)部進(jìn)行觸摸屏的觸摸互鎖。

7.總結(jié)

綜合以上的調(diào)試內(nèi)容分析，現(xiàn)在對于設(shè)備的集成化、自動(dòng)化、智能化越來越重要，離智能化工廠的設(shè)想越來越接近。而CC-Link IE 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對三菱的FA工控產(chǎn)品都做了一個(gè)產(chǎn)品組網(wǎng)，加大了對三菱FA產(chǎn)品在工業(yè)方面的應(yīng)用能力。