|
1系統組成 某電廠(chǎng)化學(xué)水處理系統基礎設備具有良好的可控性，利用PLC和工業(yè)控制計算機對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監控管理，系統基本組成如圖1所示。 采用3臺西門(mén)子公司的SIMATIC S5—115U可編程序控制器控制現場(chǎng)的一次設備，程控系統分為3套，依次為#1補給水處理單元、#2補給水處理單元、#3凝結水處理單元。 操作員站選用兩臺研華586工控機，軟件開(kāi)發(fā)平臺選用美國Intellution公司的FIX5.5組態(tài)軟件。FIX5.5是一種能完成數據采集及控制、報警、圖形數據顯示等功能的完整工業(yè)自動(dòng)化軟件，該版本在WINDOWS或WINDOWSNT環(huán)境下運行，采用了圖形用戶(hù)界面，相應其內部的圖形處理是基于第三代圖形技術(shù)。 數據通信系統采用SINEC L2網(wǎng)，它把SIMATIC系列可編程序控制器以及工控機連成網(wǎng)絡(luò )。SNEC L2是令牌總線(xiàn)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )傳輸介質(zhì)是雙絞線(xiàn)或光纜。每個(gè)節點(diǎn)通過(guò)總線(xiàn)連接器連到總線(xiàn)網(wǎng)上，在本系統中，三臺PLC之間以及與兩臺工控機之間都實(shí)現了數據通訊。 圖1 系統結構圖 該方案配置體現了分散控制系統的優(yōu)點(diǎn)，即控制功能分散，操作管理集中�？刂乒δ芊稚⒁馕吨�(zhù)系統實(shí)時(shí)響應快和系統危險分散，操作管理集中便于集中管理，方案配置還具有冗余特性。 2 PLC及其程序設計 2.1 SIMATIC S5-115U硬件組成及編程概要 可編程序控制器SIMATIC S5-115U采用標準的模塊式結構，電源、CPU、各種I/O模件都插在一塊母板上，并可以根據不同的I/O點(diǎn)數增加擴展母板，輸入、輸出模件和存儲器的精細分級，使得這種裝置具有較強的配置適應能力;通過(guò)通訊處理器和局部網(wǎng)，可方便地實(shí)現PLC之間及與計算機的通訊。 SIMATIC S5-115U的編程語(yǔ)言是STEP5，有3種表達方法，即控制系統流程圖CSF，梯形圖LAD和語(yǔ)句表STL.其中語(yǔ)句表STL最接近于機器內部的控制程序，功能也比前兩種方法豐富得多，因此在本系統實(shí)際編程應用中全部采用語(yǔ)句表STL. STEP5的最大特點(diǎn)是采用了結構化編程方法，并提供大量標準功能塊如乘法功能塊FB242、通訊功能塊FB244等，使得編程工作大大簡(jiǎn)化，而且所編程序條理清晰，易于讀懂、修改和測試，這一優(yōu)點(diǎn)尤其在編制大型復雜程序時(shí)更能顯現出來(lái)。 要完成復雜任務(wù)，可以把整個(gè)程序分成一個(gè)個(gè)獨立的程序塊，STEP5有5種塊類(lèi)型，即組織塊(OB)、程序塊(PB)、順序塊(SB)、功能塊(FB)和數據塊(DB)，其中組織塊(OB)用以管理用戶(hù)程序，形成了操作系統和控制程序之間的接口，所有其它類(lèi)型塊在此被調用執行。功能塊(FB)用于實(shí)現反復調用或者特別復雜的程序功能，這些功能塊可以是系統以標準功能塊的形式提供的，也可以由用戶(hù)自己編制。例如標準功能塊FB242就可以實(shí)現16位二進(jìn)制乘法功能、FB244可以實(shí)現CPU與通訊處理器之間的數據傳送，用到這些功能時(shí)可以直接調用這些功能塊。 2.2 SIMATIC S5-115U大型程序的設計 以本系統#1補給水處理單元的控制程序為例，在組織塊OB1內主要有下面幾條語(yǔ)句，完成各功能塊的無(wú)條件調用。 JU FB1 (定義PLC1向兩臺工控機傳送的數據) JU FB2 (定義兩臺工控機向PLC1傳送的數據) JU FB231 (完成PLC1與兩臺工控機之間通訊的基本設置) JU FB232 (完成PLC1與PLC2、PLC3之間通訊的基本設置) JU FB4 (實(shí)現自動(dòng)控制及無(wú)擾切換功能) JU FB3 (氣動(dòng)門(mén)及電動(dòng)門(mén)控制) JU FB10 (實(shí)現模擬量處理功能) JU FB11 (報警處理) 在FB1、FB2內主要將需要通訊的數據分別寫(xiě)入某數據塊如DB10的相應位，由此才能與通訊處理器中的變量取得一致。在FB231中調用兩個(gè)STEP5本身提供的標準功能塊FB244(發(fā)送數據)、FB245(接收數據)，再根據通訊處理器填寫(xiě)一些必要的參數如接口、作業(yè)號等，從而實(shí)現數據通訊功能。在FB232內按照通訊處理器分配的數據位，定義3臺PLC之間需要傳送的數據。在FB4內根據生產(chǎn)工藝流程要求及操作規范，充分利用其它功能塊及I/O模塊傳送的數據，實(shí)現系統的自動(dòng)控制及無(wú)擾切換功能;針對多個(gè)被控對象相似的特點(diǎn)，分別編制了幾個(gè)有代表性的功能塊FB20、FB30、FB40，例如在FB4內多次調用了FB20以便解決PLC內某程序步時(shí)間和工控機畫(huà)面顯示時(shí)間保持一致的問(wèn)題，而且FB20內又調用了乘法功能塊FB244.FB3根據FB4發(fā)出的自動(dòng)程序步指令去控制氣動(dòng)門(mén)、電動(dòng)門(mén)及泵等現場(chǎng)設備。FB10負責所有模擬量的處理，在此調用了開(kāi)方功能塊FB5.FB11根據FB10轉換出來(lái)的數據，對模擬量進(jìn)行報警處理，在此一定要注意模擬量和PLC內部數字量的對應關(guān)系，以保證模擬量顯示和報警的準確性。 3工控機監控管理軟件的設計 工控機監控管理軟件在FIX5.5軟件平臺下完成，FIX5?5是一個(gè)高精度模塊化的軟件系統，包括十幾種軟件模塊，在此主要介紹開(kāi)發(fā)本應用軟件時(shí)所用到的幾種軟件模塊。 (1)系統配置模塊(SCU)：它主要完成網(wǎng)絡(luò )、I/O驅動(dòng)程序、數據庫名稱(chēng)、系統啟動(dòng)參數及初始啟動(dòng)任務(wù)等配置。Intellution公司和第三方廠(chǎng)商為PLC、I/O卡編寫(xiě)了300多種I/O驅動(dòng)程序，如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司產(chǎn)品的驅動(dòng)程序，并提供I/O驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具包，供用戶(hù)開(kāi)發(fā)自己的I/O驅動(dòng)程序。 (2)數據掃描、報警和控制模塊(SAC)：它用來(lái)實(shí)現現場(chǎng)數據的掃描、信號調理、數據格式和數據類(lèi)型的轉換，報警條件判別及實(shí)現遙控輸出等功能，SAC將處理的現場(chǎng)數據送入實(shí)時(shí)數據庫，或將遙控輸出的數據送到I/O驅動(dòng)程序，以便實(shí)現遙控輸出功能。 (3)實(shí)時(shí)數據庫管理模塊(DATABASE BUILDER)：它提供以交互方式建立實(shí)時(shí)數據庫和在線(xiàn)顯示/修改實(shí)時(shí)數據庫的功能，它是系統運行的主要數據來(lái)源。用戶(hù)需要在此做很大一部分工作，最主要的是填寫(xiě)變量的標簽名，從而將現場(chǎng)數據與數據庫中的變量標簽一一對應起來(lái)，以便在其它模塊中調用此數據。在填寫(xiě)變量標簽名時(shí)既要講究規范性又要有技巧性，首先需要遵循FIX軟件的語(yǔ)法要求，其次按照一定的分類(lèi)標準定義標簽名，以便在以后的數據查詢(xún)及應用中提高效率。 (4)繪圖模塊(DRAW)：FIX擁有一個(gè)直觀(guān)的、基于對象的圖形化用戶(hù)接口(GUI)，它簡(jiǎn)化了圖形開(kāi)發(fā)過(guò)程。為了建立畫(huà)面，可以用DRAW提供的工具箱(TOOL BOX)生成某些對象如閥門(mén)、泵、記錄表等，并定義其動(dòng)態(tài)特性，即對象基于現場(chǎng)數據改變狀態(tài)、大小、顏色、產(chǎn)生旋轉、移動(dòng)等，例如閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)、泵的轉或停，這些工作可以在一個(gè)對話(huà)框內完成，主要是將實(shí)時(shí)數據庫中的變量標簽與相應對象聯(lián)系起來(lái)，從而使對象狀態(tài)隨著(zhù)現場(chǎng)數據改變。為了減少圖形開(kāi)發(fā)時(shí)間，Intellution公司還提供了一個(gè)常用設備對象的圖形庫，其中有多種國際標準圖形，可隨時(shí)粘貼到用戶(hù)畫(huà)面中，同時(shí)用戶(hù)可以把自己畫(huà)好的常用圖形保存到圖形庫中，以方便以后使用。 (5)顯示模塊(VIEW)：它的主要功能是動(dòng)態(tài)顯示由DRAW建立的畫(huà)面，可以在多幅畫(huà)面間切換、改變畫(huà)面形態(tài)、輸入數據、實(shí)現監控等，這就是提供給用戶(hù)的實(shí)際操作畫(huà)面。 4系統功能 系統具有上位機監控功能和模擬盤(pán)監控功能，兩者互為熱備用方式并列運行。在上位機畫(huà)面上設有上位機手動(dòng)、上位機自動(dòng)、上位機監視3種工作方式，方式之間的切換是無(wú)擾動(dòng)的。 當系統需要由模擬盤(pán)監控時(shí)，上位機畫(huà)面選擇上位機監視工作方式。此時(shí)系統狀態(tài)由模擬盤(pán)M/A轉換開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定，M/A置手動(dòng)，可利用模擬盤(pán)按鍵在模擬盤(pán)上進(jìn)行一對一手動(dòng)操作。當M/A置自動(dòng)時(shí)，系統可由自動(dòng)程序實(shí)現水處理的自動(dòng)控制。 當系統需要由上位機監控時(shí)，可在上位機畫(huà)面上選擇上位機手動(dòng)和上位機自動(dòng)功能。選擇上位機手動(dòng)時(shí)，可在上位機畫(huà)面上實(shí)現就地設備的一對一手操。選擇上位機自動(dòng)時(shí)，可在上位機畫(huà)面上進(jìn)行自動(dòng)啟�？刂�，自動(dòng)控制程序與模擬盤(pán)自動(dòng)控制功能相同。 5結束語(yǔ) 在大中型生產(chǎn)系統中，單機使用可編程控制器的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，其與工控機的有機結合以及計算機網(wǎng)絡(luò )的應用，大大提高了生產(chǎn)現場(chǎng)的自動(dòng)化控制水平和管理水平，這是必然的趨勢。 |
