基于PC的DCS研究与应用.docx
基于PC的DCS研究与应用caojing导语：采用RS485总线通讯技术，利用电子设备本身的资源，提出了一种基于个人计算机的低本钱集散系统解决方案，应用于多家水泥厂的配料消费线控制，效果良好，获得了较大的经济和社会效益。摘要：采用RS485总线通讯技术，利用电子设备本身的资源，提出了一种基于个人计算机的低本钱集散系统解决方案，应用于多家水泥厂的配料消费线控制，效果良好，获得了较大的经济和社会效益。关键词：个人计算机集散系统RS485数据收集模块变频器1引言为数诸多的中小企业，在我国的国民经济中占有重要地位，这些企业大多设备陈旧，技术落后，急需技术改造。利用当代电子信息技术改造传统产业，是我国的一项根本产业政策，也是这类企业生存、开展、进步竞争力的迫切需要；但是当代集散系统的高昂本钱，阻碍了在这类企业的应用。随着当代电子信息技术的开展，各类电子设备十分是电子计算机的价格不断下降，而综合性能却不断进步，这就为低本钱集散系统的开发提供了条件，在此根底上，我们成功开发出一种合适中小企业的集散系统，在完全知足性能要求的前提下，实现了低本钱。2系统构成中小企业集散系统一般规模较小，现场控制量不多。控制的变量主要有：开关量的输入输出，模拟量的数据收集，沟通电机的起停、转速控制等。根据上述特点，考虑与当代企业信息系统集成才能，我们按二级构造设计集散系统。21经过控制级：采用通用微型计算机，内置工业以太网卡，通过工业以太网与企业信息治理系统、根底控制计算机进展通讯，完成系统监控功能。22根底控制级：根底控制计算机也采用通用型微型计算机，内置工业以太网卡，通过工业以太网实现和上位机的通讯。同时在其标准的RS-232串行通讯接口上，装设5V电源的光电隔离RS232/RS485转换器，构成了一个RS485总线系统。RS485采用平衡发送承受方式，具有传输间隔长，抗干扰才能强和多站功能。4017是远端数据收集模块，用于模拟量数据收集；4050是远端控制模块，用于开关量输入输出；变频器为富士FRN75G11S型，用于沟通电机的控制。在根底控制级中，由根底控制计算机作为主站，模块和变频器作为从站，组成了一个基于RS485通讯协议的主/从式网络。3.系统软件设计31软件的选择一般情况下，大型集散系统都是采用工控组态软件如FIX，RSVIEW等制作上位机画面，而用梯形图语言实现PLC的编程。这种方案本钱较高，所以如今小型集散控制系统中，趋向采用通用的高级语言设计工程软件，如用VB，VC+，DELPHI等编制监控画面。在这个方案中，我们采用VB编制上位机监控程序和根底控制计算机控制程序，由于一般工程技术人员都能纯熟把握VB编程技术，这就防止了从头开场培训使用专业的组态软件和PLC编程软件，缩短了系统开发周期，也节省了购置大型组态软件的费用。利用VB高级语言的强大功能可以很轻易地实现数据库治理，使监控和治理溶为一体，这也是一般的工控组态软件所不能到达的。32根底控制计算机与485接口设备通讯的实现根底控制计算机与远端数据收集控制模块、变频器、其它485接口设备通过RS485总线构成了一个主从式的通讯网络，根底控制计算机作为主站，向远端数据收集控制模块和变频器发出控制指令，而模块和变频器作为从站，收到控制指令后，执行指令并向主站发出回应信号，模块、变频器及其它485接口设备统一编址，都是具有不同站号的从站，主站轮流向每个从站发出控制信号，并承受不同的从站的返回信号，进而对每一个从站进展控制，并收集数据。从站和从站之间不能通讯。计算机、模块、变频器及其它485接口设备的通讯端口统一设置为：波特率9600，偶校验，数据位8位，停顿位1位。3.2.14017与根底控制计算机之间的通讯协议向4017发出的报文指令构造如下：#是单字节ASCII#字符值为23H，表示要求读取模拟量输入值；ADR是两字节ASCII码，表示模块地址；CR是单字节ASCIICR字符值为0DH，表示报文完毕。4017返回的报文如下：DATA0-DATA7都是七字节ASCII码，表示0-7通道模拟量值，包含一位符号位，一位小数位，五个数字位。4017模拟量通道定义为±5V。CR是单字节ASCIICR字符值为0DH，表示报文完毕。3.2.24050与根底控制计算机之间的通讯协议向4050发出的报文构造如下：#是单字节ASCII#字符值为23H，表示要求改变模块输出状态；ADR是两字节ASCII码，表示模块地址；NUL是两字节ASCIINUL字符，值为00H，表示改变全部8位状态；DATA是单字节区域，表示8位输出状态；CR是单字节ASCIICR字符值为0DH，表示报文完毕。此时4050返回的报文如下：>是单字节ASCII>字符值为3EH，表示模块已承受命令；CR是单字节ASCIICR字符值为0DH，表示报文完毕。3.2.3变频器及其它485接口设备与根底控制计算机之间的通讯协议FRN75G11S型变频器是富士公司的5000系列变频器中的一种，该系列变频器功能特别强大，可以通太多种方式对电机进展控制，可以通过前面板上的按键进展本地控制，可以以通过开关量端子进展控制，还可以通过RS485端口进展远程控制。在实现计算机与变频器通讯之前，必须首先设置变频器的相关参数，根据实际需要，所设参数如下：H30：RS485连接功能。此参数为3时，从RS485口输入的频率设定和运行命令有效。H31：用来设定变频器的站地址。H34：传送速度，此参数为2时，为9600BIT/S。H35：数据长度，此参数为0时，为8位。H36：奇偶效验，此参数为1时，为偶效验。H37：停顿位，此参数为1时，为1位停顿位。由于本系列变频器功能特别强大，向变频器发送的命令种类很多，报文也有多种格式，在此只列一种。变频器启动，停顿，报文格式如下：SOH是单字节ASCIISOH字符，值为01H，用来表示报文的开场。ADR是双字节区域，它包含了从站变频器的地址。ENQ是单字节区域，表示主站发出命令f是单字节ASCIIf字符，控制变频器运行命令。DATA是四字节区域，"0000"表示停顿,"0001"表示正转,"0002"表示反转。EXT是单字节ASCIIEXT字符，值为03H，用来表示报文的完毕。BCC是双字节区域，用做报文效验，它的值是报文中从LGE到HSW所有字节之和的后两位，假设变频器收到带有错误结果的报文，它将放弃此报文并回绝应答。其它485接口设备包括积算仪表、冲板流量计等，都带有类似协议。3.2.4根底控制计算机通讯软件的设计MSComm控件是Microsoft公司提供的ActiveX控件，它实现了从微机串口读数据和向微机写数据，通过改变其属性，编写相应的程序代码，我们可以比拟方便地编出根底控制计算机的通讯软件。MSComm控件的主要属性如下：Commport：设置并返回通讯端口号，设置为1，即选择串口1。Settings：设置并返回波特率，奇偶效验位，数据位，停顿位。统一设置为"9600，8，e，1".Portopen：设置并返回通讯端口状态，用来翻开或者关闭端口。Input：从通讯控件的缓冲区获取数据，运行时为只读。Output：向传输缓冲区写数据，此数据可以时文本格式或者二进制格式，运行时为只读。InBufferCount：返回承受缓冲区的字符数，将其属性设置为0用来清承受缓冲区。Inputmode：设置或者返回Input属性取回的数据类型。置0为文本格式，置1为二进制格式。以控制变频器为例，变频器地址为6时启动电机程序如下：DimX7asStringMSComm.Settings="9600,e,8,1"MSComm.InBufferCount=0MSComm.Inputmode=comInputmodeBinaryX0=CHR$01H:X1="06":X2=CHR$05H:X3="f":X4="0001":X5=CHR$03HX6="92"X=X0+X1+X2+X3+X4+X5+X6MSComm.Output=X33监控软件设计监控软件采用VB编程语言编程。相对于其它高级语言，利用VB的图象控件可以比拟轻易地编制出美观的监控画面，利用WinSock实现Socke套接字完成局域网内的通讯，利用VB的数据库功能实现历史数据的存储、报表打印，进而实现了监控功能。4实际应用案例河北迁安沙滦水泥厂一条生料配料消费线，两条熟料配料消费线采用了该项技术，对每条消费线的七至八种物料进展配比控制。由DCS输出开关量控制电振机将物料放入秤斗，输入模拟量检测重量，输出开关量控制开关门电机将物料放出秤斗，进而控制每种物料到达工艺要求的流量和配比，并且集中监控各消费线的消费状况。假如采用一般集散系统控制，设备费用约二十万元左右，而采用该系统仅需要六、七万元。实际运行说明，该方案知足用户要求，并能长期稳定运行。5完毕语在小型的控制系统应用中，假如采用一些流行的经过控制网络，那么在通讯，模拟量处理等方面，投资很大。本方案充分利用了计算机，变频器本身的资源和通用的软件技术，到达了降低本钱的目的。在具有同样性能的前提下，投资只有流行方案的3550，目前已有二十余套系统成功地应用于企业消费经过中。0
