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【摘 要】利用Wincc和PLC相结合的方式，设计了液压称重举升机构的控制系统，激光测距控制系统。详细结算了系统设计过程，工作流程，PLC的控制程序组成，控制程序的设计组成，实现了套管重量，长度等数据的测量与存储。
【关键词】PLC；Wincc；重量变送器；激光测距仪 套管称重、测长是石油套管生产线上最后一道工序，它负责把螺纹参数和静水压试验合格的套管进行重量和长度的测量，测得的数据加上附加信息后送到喷码机进行套管信息喷印和PC硬盘进行数据存档。
1.系统功能及结构
系统的工作流程是：外表面涂油后的套管→套管横向晾床转移→晾床横向链条输送（步进式）→至称重测长工位→液压系统把管体举起完成称重→测长小车运动至套管两端完成测长→晾床横向链条输送（步进式）→至喷标工位→喷标完成→存料架→打捆吊离。
系统主要组成部分是：上位机，称重传感器，激光测距仪，变送器，接近传感器，液压接料平台，称重平台，喷码机构，晾干台架等，如图一所示：
2.控制系统设计
控制系统采用典型的两级控制方式，上位机为管理级，可对下位机进行监控和操作。上位机装有Windows操作系统，DDE server和工控组态软件WinCC，可实现与PLC的通信连接，称重，测长数据采集。PLC作為基础控制机，完成称重机构，测长机构，喷标机构的控制，称重数据、测长数据的采集采用RS232通讯方式，由主机直接采集。
2.1 PLC控制程序设计
PLC采用西门子S7-224，控制程序编程软件使用V4.0 STEP 7Mi-croWIN SP6，PLC主要作用是采集传感器信号，控制机械，液压，电气元件的运动，依据系统工作特点和功能要求，程序采用模块化设计，将程序功能划分为几个功能相对独立的模块，这样程序结构清晰，便于编程和调试，PLC 程序结构见图二：
2.2上位机设计
上位机组态软件采用Wincc，Wincc与PLC之间采用PPI协议，由于PLC采用SIMENS公司的产品S7-224，它与Wincc具有良好的兼容性，在图形编辑器中建立过程画面，主界面画面中图形动态变化，显示称重及测长过程中套管的状态和数据，主界面如图三所示：
当步进链条上的套管平移到称重测长工位时，传感器检测到信号，链条停止移动，液压式称重机构举起，举起到位后，通过每个称台配置4只传感器，套管重量通过变送器传递到上位机，此时上位机发送称重指令，取得套管重量，并在画面下方显示区显示“开始称重”提示，称重指令采用VBS语言编程：
Sub Visible_OnPropertyChanged（Byval Item， Byval value）
Dim iweight， iweightcount
If value Then
HMIRuntime.Tags（"weight_send"）.Write"Start"
HMIRuntime.Trace Now &"开始称重"& vbCrLf
End If
End Sub
称重完成后，称重机构落下，套管降落到步进链条上，此时测长龙门架两端的测长小车向套管同时运动，通过传感器检测信号，当测长小车运动到套管管端时，停止两个测长小车，一个测长小车上安装有激光测距仪，另一个测长小车上安装有反射板，此时通过上位机发送指令打开激光测距仪，测出此时两个小车间的距离，即为套管的长度，整个测长过程在所得长度发送至上位计算机进行处理。
测长过程中用到的主要指令有：
Sub Visible_OnPropertyChanged（Byval Item， Byval value）
If value Then
HMIRuntime.Tags（"cc_recive"）.Write"0.00"
HMIRuntime.Trace Now & "初始化测距仪"& vbCrLf
HMIRuntime.Tags（"cc_open"）.Write"Start"
HMIRuntime.Trace Now & "打开测距仪"& vbCrLf
HMIRuntime.Tags（"cc_close"）.Write"Start"
HMIRuntime.Trace Now & "关闭测距仪。"& vbCrLf
End If
End Sub
称重或测长不合格的套管，通过弹出画面提示操作者，并中断程序运行。
将PLC输入输出状态界面，称重传感器设定参数界面，喷标数据界面通过“PLC状态”，“辅助参数”，“喷码参数”操作按钮分别连接到主界面，以便随时调出。
3.程序测试机运行
完成控制系统设计后，将梯形图下载至PLC，完成硬件的安装与连接，即可实现上位机与PLC的通讯，称重传感器，激光测距仪数据的采集。实现系统状态的显示和功能控制。
4.结论
该系统经过安装和调试，运行平稳，工作可靠，能够实现套管的称重测长，数据判定，喷码包装，满足使用要求，该系统有以下特点：
（1）系统采用PLC作为控制器，抗干扰性强，稳定性高，接线简单，维修方便。
（2）采用STEP7+wincc作为软件开发平台，大大缩短设计周期，调试时间，提高工作效率，且系统兼容性好，可靠性高，在自动化控制领域有良好的应用前景。
【关键词】PLC；Wincc；重量变送器；激光测距仪 套管称重、测长是石油套管生产线上最后一道工序，它负责把螺纹参数和静水压试验合格的套管进行重量和长度的测量，测得的数据加上附加信息后送到喷码机进行套管信息喷印和PC硬盘进行数据存档。
1.系统功能及结构
系统的工作流程是：外表面涂油后的套管→套管横向晾床转移→晾床横向链条输送（步进式）→至称重测长工位→液压系统把管体举起完成称重→测长小车运动至套管两端完成测长→晾床横向链条输送（步进式）→至喷标工位→喷标完成→存料架→打捆吊离。
系统主要组成部分是：上位机，称重传感器，激光测距仪，变送器，接近传感器，液压接料平台，称重平台，喷码机构，晾干台架等，如图一所示：
2.控制系统设计
控制系统采用典型的两级控制方式，上位机为管理级，可对下位机进行监控和操作。上位机装有Windows操作系统，DDE server和工控组态软件WinCC，可实现与PLC的通信连接，称重，测长数据采集。PLC作為基础控制机，完成称重机构，测长机构，喷标机构的控制，称重数据、测长数据的采集采用RS232通讯方式，由主机直接采集。
2.1 PLC控制程序设计
PLC采用西门子S7-224，控制程序编程软件使用V4.0 STEP 7Mi-croWIN SP6，PLC主要作用是采集传感器信号，控制机械，液压，电气元件的运动，依据系统工作特点和功能要求，程序采用模块化设计，将程序功能划分为几个功能相对独立的模块，这样程序结构清晰，便于编程和调试，PLC 程序结构见图二：
2.2上位机设计
上位机组态软件采用Wincc，Wincc与PLC之间采用PPI协议，由于PLC采用SIMENS公司的产品S7-224，它与Wincc具有良好的兼容性，在图形编辑器中建立过程画面，主界面画面中图形动态变化，显示称重及测长过程中套管的状态和数据，主界面如图三所示：
当步进链条上的套管平移到称重测长工位时，传感器检测到信号，链条停止移动，液压式称重机构举起，举起到位后，通过每个称台配置4只传感器，套管重量通过变送器传递到上位机，此时上位机发送称重指令，取得套管重量，并在画面下方显示区显示“开始称重”提示，称重指令采用VBS语言编程：
Sub Visible_OnPropertyChanged（Byval Item， Byval value）
Dim iweight， iweightcount
If value Then
HMIRuntime.Tags（"weight_send"）.Write"Start"
HMIRuntime.Trace Now &"开始称重"& vbCrLf
End If
End Sub
称重完成后，称重机构落下，套管降落到步进链条上，此时测长龙门架两端的测长小车向套管同时运动，通过传感器检测信号，当测长小车运动到套管管端时，停止两个测长小车，一个测长小车上安装有激光测距仪，另一个测长小车上安装有反射板，此时通过上位机发送指令打开激光测距仪，测出此时两个小车间的距离，即为套管的长度，整个测长过程在所得长度发送至上位计算机进行处理。
测长过程中用到的主要指令有：
Sub Visible_OnPropertyChanged（Byval Item， Byval value）
If value Then
HMIRuntime.Tags（"cc_recive"）.Write"0.00"
HMIRuntime.Trace Now & "初始化测距仪"& vbCrLf
HMIRuntime.Tags（"cc_open"）.Write"Start"
HMIRuntime.Trace Now & "打开测距仪"& vbCrLf
HMIRuntime.Tags（"cc_close"）.Write"Start"
HMIRuntime.Trace Now & "关闭测距仪。"& vbCrLf
End If
End Sub
称重或测长不合格的套管，通过弹出画面提示操作者，并中断程序运行。
将PLC输入输出状态界面，称重传感器设定参数界面，喷标数据界面通过“PLC状态”，“辅助参数”，“喷码参数”操作按钮分别连接到主界面，以便随时调出。
3.程序测试机运行
完成控制系统设计后，将梯形图下载至PLC，完成硬件的安装与连接，即可实现上位机与PLC的通讯，称重传感器，激光测距仪数据的采集。实现系统状态的显示和功能控制。
4.结论
该系统经过安装和调试，运行平稳，工作可靠，能够实现套管的称重测长，数据判定，喷码包装，满足使用要求，该系统有以下特点：
（1）系统采用PLC作为控制器，抗干扰性强，稳定性高，接线简单，维修方便。
（2）采用STEP7+wincc作为软件开发平台，大大缩短设计周期，调试时间，提高工作效率，且系统兼容性好，可靠性高，在自动化控制领域有良好的应用前景。