12.1PLC及组态软件在空压机轮换控制上的应用
当压缩空气需求量大时，为了保证可靠供应，需要安装多台空气压缩机。某单位是铁路货运编组站，有5台空气压缩机，安装时间、空气压缩机型号并不相同。最多3台同时工作即可满足要求，另外2台作为备用。要求5台空气压缩机工作时间基本相同，当有1台出现故障时就自动停机，当故障消除时又自动投入。故障发生后，备用机在需要时投入运行。根据工程要求，设计了自动轮换的PLC软件。由工控机和组态软件进行监视管理。PLC采用了三菱FX系列FX-128MR。
12.1.1概述
1.几个名词
5台空气压缩机根据其工作状况不同，可以分为以下几种工况。
运行：空气压缩机正在运转中，正在对系统供应压缩气体。
停机：空气压缩机没有运行。如果储罐压力低于设定值时，可以投入运行。
待机：空气压缩机没有运行，也不在停机状态。即便是压力低于设定压力也不会启动。
故障；空气压缩机出现故障，等待维修，无法投入运行。
主机：当压力低时，最先启动的为主机。
补机：当主机已经运行，压力仍然低于要求压力时，要补充启动的机器为补机。
5台空气压缩机依次编号为1、2、3、4和5号。
其中处在运行中的压缩机最多为3台。停机的空气压缩机应该保证为0、1或2台。待机的压缩机最多为2台。故障机最多为2台。主机为1台，补机为2台。
2.压力设置
压力由模拟量模块采集，以数字形式设置压力段。压力由压力变送器采集，转换为DC0~10V电压，送给PLC的模拟量模块。经过调零及增益调整，0~1MPa对应数字量为0~1000。
要求的压力范围为0.62~0.75MPa，对应数字量为620~750。
3.控制要求
5台压缩机中有3台运行即满足压力需求。开机前首先要选择主机。没有故障机时，一旦主机选定，补机依次为主机后的2台。主机出现故障时，主机后最近的补机上升为主机，原来排在补机后的待机空气压缩机上升为停机状态。当补机出现故障时，最近的处在待机状态的空气压缩机上升为停机状态。本程序中主机的选择要通过手动操作完成。在无故障时，如1号机为主机，2、3号为补机，2号为主机时，3、4号为补机，依此类推。当4号为主机时，5号及1号为补机。当5号为主机时，1、2号为补机，依此循环。
当出现故障时，维修完成后，要手动复位；视其所排的次序及其后的机器工作状态决定其能否投入正常状态。例如1号为主机，2号要恢复故障，当按下其复位按钮后，3号如正运行，则要等3号停机后才能恢复1号为主机，在3号停机前1号一直等待。2号恢复为1号补机后，原来的2号补机变成待机状态。
初始启动时，空气储罐压力为0。先启动第1台。如压力不够，在B点以下，经过一段延时启动第2台。当压力检测经过一段时间延时，还在A点以下时，启动第3台。最多启动3台。每台启动后压力检测要经过延时处理，以防止在压力临界时频繁启动/停止。延时的时间根据系统状况确定，本程序中T1是60s。当压力达到或超过D点时，经过一段时间延时，本程序中T2是5s，压力仍在D点以上即停止最后启动的那台，即2号补机。压力达到或超过E点时，经过延时检测停1号补机。压力达到或超过F点时，经过延时检测停主机，3台全部停止，都处在停机状态。
12.1.2程序的编写
本程序为先起后停方式控制，主机手动选择。故障恢复按钮按下后要等条件允许才恢复。
本程序的思路适合于各种有步进功能的PLC。
1.程序的基本结构
模拟输入模块调零并调整增益以满足要求。模拟量在程序中并不经过运算处理，仅用作压力界限的判断。程序有自动运行程序，有手动运行程序。在手动时，各台空气压缩机由手动启/停操作。在自动模式时，由步进程序控制。
程序中压缩机台数控制采用步进程序判断。当选择好主机并按下启动按钮时程序进入步进程序。由压力界限值及实时采集的压力值判断应启动的台数。
2.步进程序
“自动启动”按钮按下时，启动步进程序。步进程序有1台运行的程序，有2台运行的程序，有3台运行的程序。
3.系统的保护
初始开机或当压力由高向低变化，要启动多台机器时，要延时一段时间再增加一台机器投入运行。本程序中延时时间为60s。而当压力升高需要延时，延时时间设置为5s，因为压力一定不能超过上限。延时的作用还可减少压力在判断点处时，频繁启动、停止机器。
而空气压缩机本身还有自己的压力超高保护。自动控制时，它本身的高压保护点设置高于3台全不启动的F点。当PLC系统故障时，恢复原来的设置，此时又可以正常手动运行了。
当上位机——工控机出问题时，并不影响下位机PLC的运行，还可以继续工作。
12.1.3上位机及组态软件
上位机采用研华IPC610。组态软件采用MCGS。在上位机监视各台机器的运行状态。
各台机器的工况一目了然。当报警发生时工控机发出声音报警。当有某台机器工况变化时，工控机以声音形式报告。工控机的声音是事先录制好的声音文件，在需要时由MCGS调用。
12.1.4应用效果
采用了PLC及组态软件后，明显减轻了操作人员的劳动强度，提高了自动化水平。并且有历史故障记录。
12.2基于组态监控技术的电火花毛化加工机床监控系统
12.2.1引言
目前，国内大多数机床监控系统属于专用系统，其开放性较差，已不能满足当今制造业的发展需求，属于工厂内典型的“自动化孤岛”。而计算机软件技术及工业控制网络技术的发展，使得工厂自动化设备的互连成为可能。组态软件作为自动化系统“水平”和“垂直”集成的桥梁和纽带，已经广泛应用于工业自动化的各个领域。组态监控技术为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台，与检测部件、控制部件构成复杂的应用系统，在节能、提高计量精度、改善产品质量、完成部门间精确传递生产信息等方面发挥核心作用，有利于企业消除信息孤岛、降低运作成本、提高生产效率、加快市场反应速度。
12.2.2电火花毛化加工机床监控系统
电火花毛化加工（Electro-discharge Texturing，EDT）工艺将轧辊作为工件电极，以铜或石墨作为工具电极，将轧辊和工具电极均浸没在绝缘工作液中，电火花放电在轧辊表面形成凹坑和凸起。随着轧辊的匀速旋转和轴向往复直线运动，轧辊表面的凹坑凸起螺旋线交叉密化重叠就形成了由随机无序的凹坑凸起组成的毛化形貌。经电火花毛化轧辊冷轧而成的毛化钢板因具有良好的冲压性和涂覆性而在汽车、家电等行业中被广泛使用。
电火花毛化加工机床采用上下位计算机结构的监控系统实现信息管理和过程监控。下位机采用以顺序逻辑控制和开关量信息处理见长的可编程控制器，负责轧辊旋转和轴向运动、电极伺服运动、脉冲电源电压输出和工作液循环过滤等协调工作。上位机采用工业控制计算机和Windows2000作为硬件和软件平台、利用MCGS组态软件开发了电火花毛化加工本地监控程序和车间生产管理系统，并且通过以太网建立了远程监控站、IE浏览站等应用程序。
上位机通过FX2N-232-BD扩充板，采用RS232C串口通信协议，利用组态软件自备的I/O设备驱动程序与下位机PLC进行通信。
12.2.3电火花毛化加工本地监控
电火花毛化加工本地监控，即电火花毛化加工机床上位机系统需要实现的功能如下。
（1）对试验机床的轧辊加工过程进行实时监控，以动画的形式形象地表示。
（2）对试验机床的工作液循环系统进行实时监控，在整个轧辊的加工过程中，动态地反映工作液系统的工作情况。
（3）对预先设置好的几组轧辊加工工艺参数和工作液循环系统控制参数进行选择，也可进行手动设置和修改，并可以通过DDE方式与第三方软件Excel进行通信，将修改的参数进行保存。
（4）接受车间一级的管理系统下达的工作任务，并可选择其中的某一个任务进行执行。
（5）实时地反映报警信息。当系统中出现故障时，报警窗口自动弹出，同时提供声音报警（可选择），并可查询历史报警信息。
（6）实时反映某些预先设定的变量的变化趋势，并可查询历史趋势。
（7）历史报表功能，可查询预设定变量在历史某一段时间内的若干个时刻的值。
（8）变量总貌功能，可查看系统所有区域所有单元的变量的当前值。
（9）对操作人员进行管理，具有用户登录、注销和修改口令等功能。另外，通过事件记录还可以查询操作人员的登录和操作情况。