图灵开物软件在密炼机控制系统中的应用

汝宝华，郭强，王洪恩，曹宏

(益阳橡胶塑料机械集团有限公司，湖南 益阳 413000)

图灵开物软件在密炼机控制系统中的应用

汝宝华，郭强，王洪恩，曹宏

(益阳橡胶塑料机械集团有限公司，湖南 益阳 413000)

在密炼机自动控制系统中采用图灵开物软件的多个功能，可以实现在没有上辅机的条件下按生产工艺要求自动炼胶的功能。主要介绍了系统的软件硬件构成、系统结构和系统功能。该系统自投入现场使用后，各个性能均达到了设计要求，并满足了生产现场的需求。

图灵开物软件；密炼机；自动控制

1 图灵开物软件

1.1 简介

近些年来，随着计算机软硬件技术的高速发展，大量计算机先进技术在自动化控制系统中的应用越来越广泛。同时，人们对工业自动化的要求也越来越高。过去由于控制系统的硬件的限制，人们首先考虑的是实现过程控制中的控制策略，也就是如何控制的问题。现今控制系统的前端控制器已经能够满足人们在各种生产场合下的控制需要。用户的注意力也转移到了如何控制更好且如何更有效的管理生产现场控制系统，尤其是工厂一级的生产控制系统，在使用先进的控制系统的基础上进一步提高生产效率。

图灵开物软件（Turing Control）正是为满足上述要求而由北京图灵开物技术有限公司开发设计的。它可应用于Microsoft Windows 98、windows 2000、windows XP操作系统，用户在企业所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息，无论是在控制现场还是在办公室内，可以进行交互式的操作，让操作者和管理人员做出快捷有效的决策。通过使用Turing Control，会使用户极大地增强其生产线能力，提高工厂的生产力和效率，提高产品的质量和减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网状结构的分布式大型集中监控管理系统的开发。同时它集过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。

1.2 图灵开物结构及特点

图灵开物软件总体结构由开发环境、数据服务、驱动程序库和运行环境构成。在功能上，全面支持 ActiveX 技术，提供极其灵活的面向对象的动态图形功能以及丰富的图形库 ；同时具有高性能的 I/O 驱动，并支持目前主要硬件厂商支持的 OPC（OLE for process control）标准驱动程序；还有实时和历史数据的记录及超强的趋势曲线图设置功能，可通过DDE 方式在 Microsoft Excel 中形成报表及报告。以上这些功能的应用可以更好的为实际生产要求去服务，用户可以及时获得系统的实时信息；有利于产品质量的保证和质量较大程度的提高。同时，由于数据的可存档性，这为产品质量问题的原因提供了一个可追溯的源。

2 图灵开物软件在密炼机控制系统中的应用

一般在传统的炼胶工艺中，有三种基本的控制标准，它们分别是以时间为标准、以温度为标准和以能量为标准。在实际应用中，如果单独以时间为标准，往往由于时间的固定造成胶料的“过炼”或者“欠炼”，这是因为胶料的性能不单单取决于时间一个因素，它还取决于温度。温度高则胶料的黏度降低，虽然粉料进入加快，但会减小剪切力，影响分散效果。如果单独以温度作为标准，在很多情况下也是不恰当的。我们之所以用温度来作为炼胶的控制标准，因为物料在密炼机内通过摩擦和剪切势必导致升温，而且随着炼胶过程的继续，温度始终是由低到高变化的，这在一定程度上也反应了炼胶的进度。但是温度也是会受到很多外部的因素影响的，例如原材料品质、密炼机转子的速度、混炼室的容积和上顶栓的压力等等。同样，能量控制亦是如此，只有在外部条件基本稳定的情况下，单位体积胶料在炼胶过程中吸收的能量才能获得有效的剪切，此时能量的消耗才能反映出胶料被混炼的效果，一旦外部条件变化，能量控制也就不准确了。所以现在普遍应用的方法是用一种软件，根据实际情况的不同来实现不同方式的控制，来达到比较理想的炼胶效果。其控制方式分别是时间控制、温度控制、时间与温度控制以及时间或温度控制。

综上所述，要想使所生产的胶料性能稳定，除了对原材料把好关外，时间控制、温度控制、转子转速和上顶栓压力的相互配合控制是尤为重要的，而不是单纯控制某一要素。通过图灵开物软件、西门子PLC 300、工控机和外部执行装置等所实现的这个系统，完全可以胜任上述功能和解决上述问题，使产品质量能有较大程度的提高。图灵开物软件在密炼机控制系统中的应用，可以实现配方的生成、存储以及编辑的功能，这使密炼机设备可以按固定的程序执行同样的工艺步骤；同时对相应的实时数据和状态进行采集存档，生成可查询的报表。

3 系统构成

根据技术要求，结合设备的先进性和可靠性，软硬件采用以下配置：

（1）研华工控机，Windows XP Professional SP1或SP2操作系统。

（2）西门子S7-300系列PLC，315-2DP的CPU、开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块和PC/MPI电缆。

（3）使用西门子CP5611通讯卡实现PC机与PLC的CPU通讯。

（4）安装CP5611通讯卡的驱动程序软件。

（5）安装图灵开物软件。

图灵开物软件通过MPI的通讯方式实现与下位机数据交换。具体结构图如下图1所示。

应该说，各少数民族群众是在红军极其困难的情况下走上革命道路的，广大少数民族，在人力、物力及道义上采取各种方式积极援助红军，踊跃参军，保证部队的供给，掩护伤病员，壮大革命武装力量，有许多少数民族红军战士，在长征途中为革命奉献了自己宝贵的一生，这对红军长征产生十分重要的影响。

图1 上位机与PLC的连接

4 图灵开物软件设计

4.1 变量设定

上位机（图灵开物软件）与设备系统之间的联系是通过通讯实现的。系统的数据通过外部检测元件得到，且被存于PLC的CPU中，上位机通过读取CPU中的数据而得到信息。

系统中存在着信息的传递必然存在变量的对应，在图灵开物软件中存在着两种类型的变量，一种是全局变量也就是标签，它是用于整个工程的任意位置；另外一种是局部变量，它是应用于当前界面或者脚本编辑器里的。全局变量又分为两种：一种是其本身的系统变量（这种变量应用于软件内部逻辑关系）；第二种就是跟所连设备类型对应的变量（这种变量应用于软件与设备的通讯）。这两种变量我们都可以通过属性来设定其报警属性、记录周期和记录容差等等，这些属性的设定与数据记录、报警记录和配方执行都有着息息相关的联系。例如记录周期，如果设置的过小则造成数据量过大，给监控系统造成负荷过重；如果设置的过大则会使数据记录不够精确。

在密炼机控制系统中,密炼机转速实际值和给定值、上顶栓压力实际值和给定值、胶料温度实际值和设定值、密炼时间实际值和设定值、加料门位置、上顶栓位置、下顶栓位置和动作给定等都是属于标签也就是全局变量的第二类变量形式。

变量添加画面如图2。

4.2 配方设置

图2 变量添加画面

在配方编辑器中，我们可以任意的添加配方、删除配方、修改配方和查询配方，同时配方中的要素也可以根据要求任意改变。我们可以给所有不同的工艺过程分别给予不同的配方名称。在同一个配方名称下，所有的要求的工艺元素都可以得以体现。同时，此编辑器内置了很多配方管理函数，这大大的方便了开发人员，很简单的方法就可以实现很多复杂的过程，例如我们可以通过一个按钮把修改的数据存储到配方的数据库，还有在调用某一配方时，仅仅需要知道配方名称。

4.3 图页（图形编辑器）

图灵开物软件项目管理器中的图形编辑器是创建过程画面并使其动态化的编辑器。要实现创建图形、报表和曲线等等在屏幕上显示，就必须用到图形编辑器。我们通过软件的内部功能如模板、单元、符号和插件等，经过开发可得到如下运行画面（图3）。

图3炼胶过程的实现总共分了九步，分别是生胶塑炼、生胶捏炼、加配合剂1、加炭黑1、加配合剂2、加炭黑2、加促进剂、准备排胶和排胶保持时间，除了第九步其他每一步都可以对密炼要素进行设定以满足当前步骤的生产工艺要求；第九步是单独对排胶时间进行设定，这个值是根据胶料种类的不同而设定的，目的就是为了尽量把胶料排净。这一步所执行配方数据会保持与第八步同步。如果我们想跳过中间步骤的话，我们可以通过把时间设为0或者把温度设定的很低的方式来实现。

图3 主界面

4.4 图页变量和脚本程序

图灵开物软件中的图页变量是作用于本图页或本单元的范围内，供数据转换等功能使用的内存变量。

图灵开物软件的脚本语言是一个面向对象的组态开发语言。它是为实现标准功能之外的效果，响应现场操作人员的控制操作，或者需要在组态系统中实现用户自己的控制逻辑功能所采用的。脚本语言提供一种统一的方法来对所有的对象进行访问、控制和在对象之间建立关联。脚本程序分为局部脚本程序和全局脚本程序，在图页及图形对象的“事件”属性栏中编写的脚本程序只在图页打开时才根据条件执行，这就是局部脚本程序；在开物工程中定义的每个“事件”中编写的脚本程序，只要开物工程运行起来就开始判断扫描，根据条件执行的程序就是全局脚本程序。

在4.3所示的系统中，有的是通过全局脚本实现的，有的是通过图页变量和局部脚本程序实现的。例如，从PLC读取设备的一些状态值和在将炼胶要素转速速度、上顶栓压力、炼胶时间和炼胶温度从上位机传递到PLC的过程中，因为不同的工艺步骤可能会有不同的值，所以这就要求任何时候都必须要进行与PLC的数据交换不能间断，我们用的方法是在开物软件工程的周期事件中，编写脚本程序，此时用的就是全局脚本的功能；某些功能的实现仅仅是在特定的条件下才需要的，不需要时时刻刻的执行，如编辑配方、执行配方、写数据入配方库、炼胶要素变量的赋值和炼胶工艺参数报表记录赋值等等功能，这时采用的就是局部脚本程序的功能。

4.5 数据记录打印与存档

在图灵开物软件中的报表记录里已经实现了报表的编辑、打印、刷新、导入和导出的功能。我们可以通过这些功能可以进行对密炼机生产的报表数据按时间段的查询。

5 注意事项

在安装/拆卸PLC模块、通讯卡、通讯模块、外部I/O接口模块和内存卡接口模块之前，务必要将相应的电源关闭。注意所存储数据的及时归档以及处理，以免数据因空间不足造成数据丢或记录数据不全等问题。

6 结束语

随着科技的进步，可以控制密炼系统使其自动智能的执行相应工艺程序的软件也越来越多，本文则是以密炼机系统控制为媒介，再通过图灵开物软件应用，实现了设备的自动化控制和数据记录，在一定程度上简化了人力操作的过程，减少了外部因素对产品质量的影响，使橡胶产品的品质更加有了保障。

[1] 西门子S7-300可编程序控制器系统手册.

[2] 图灵开物软件使用手册.

[3] 赵光贤. 密炼机的混炼过程控制. CHINA RUBBER，(2).

Application of turing software in control system for the mixer

Application of turing software in control system for the mixer

Ru Baohua，Guo Qiang，Wang Hongen，Cao Hong
(Yiyang rubber plastic machinery group Co., Ltd., Yiyang 413000，Hunan，China)

using multiple functions of Turingsoftware in the mixer automatic control system, can achieved automatic mixing under the condition of no up-steam auxiliary according to the requirements of production process. This paper introduce the composition, system structure and system functions the software of the system hardware .Since the system put into f eld usage， each performance meet the design requirements and the needs of the production site.

turing software; mixer; automatic control

TQ330.493

1009-797X(2015)09-0044-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.09.007

（XS-02）

汝宝华（1983-），男，主要从事密炼机控制系统的研究工作。

2014-07-16