水工业PLC与工控机应用分析.docx

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1、水工业PLC与工控机应用分析zhangting导语：某电厂化学水处理系统根底设备具有良好的可控性，利用PLC和工业控制计算机对其进展实时监控治理1、系统组成某电厂化学水处理系统根底设备具有良好的可控性，利用PLC和工业控制计算机对其进展实时监控治理，系统根本组成如图1所示。align=center图1系统构造图/align采用3台西门子公司的SIMATICS5115U可编程序控制器控制现场的一次设备，程控系统分为3套，依次为1补给水处理单元、2补给水处理单元、3凝聚水处理单元。操纵员站选用两台研华586工控机，软件开发平台选用美国Intellution公司的FIX5.5组态软件。FIX5.5是

2、一种能完成数据收集及控制、报警、图形数据显示等功能的完好工业自动化软件，该版本在WINDOWS或者WINDOWSNT环境下运行，采用了图形用户界面，相应其内部的图形处理是基于第三代图形技术。数据通讯系统采用SINECL2网，它把SIMATIC系列可编程序控制器以及工控机连成网络。SNECL2是令牌总线网，网络传输介质是双绞线或者光缆。每个节点通过tabletrtd/td/tr/table总线连接器连到总线网上，在本系统中，三台PLC之间以及与两台工控机之间都实现了数据通讯。该方案配置表达了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操纵治理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散，操纵治理

3、集中便于集中治理，方案配置还具有冗余特性。2、PLC及其程序设计2.1SIMATICS5-115U硬件组成及编程概要可编程序控制器SIMATICS5-115U采用标准的模块式构造，电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上，并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板，输入、输出模件和存储器的精细分级，使得这种装置具有较强的配置适应才能；通过通讯处理器和部分网，可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。SIMATICS5-115U的编程语言是STEP5，有3种表达方法，即控制系统流程图CSF，梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL最接近于机器内部的控制程序，功能也比前两种方法丰富得多，因此在本

4、系统实际编程应用中全部采用语句表STL。STEP5的最大特点是采用了构造化编程方法，并提供大量标准功能块如乘法功能块FB242、通讯功能块FB244等，使得编程工作大大简化，而且所编程序条理明晰，易于读懂、修改和测试，这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。要完成复杂任务，可以把整个程序分成一个个独立的程序块，STEP5有5种块类型，即组织块OB、程序块PB、顺序块SB、功能块FB和数据块DB，其中组织块OB用以治理用户程序，形成了操纵系统和控制程序之间的接口，所有其它类型块在此被调用执行。功能块FB用于实现反复调用或十分复杂的程序功能，这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的，也可

5、以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘法功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送，用到这些功能时可以直接调用这些功能块。2.2SIMATICS5-115U大型程序的设计以本系统1补给水处理单元的控制程序为例，在组织块OB1内主要有下面几条语句，完成各功能块的无条件调用。JUFB1定义PLC1向两台工控机传送的数据JUFB2定义两台工控机向PLC1传送的数据JUFB231完成PLC1与两台工控机之间通讯的根本设置JUFB232完成PLC1与PLC2、PLC3之间通讯的根本设置JUFB4实现自动控制及无扰切换功能JUFB3气动门及电动门控制JUFB10实

6、现模拟量处理功能JUFB11报警处理在FB1、FB2内主要将需要通讯的数据分别写入某数据块如DB10的相应位，由此才能与通讯处理器中的变量获得一致。在FB231中调用两个STEP5本身提供的标准功能块FB244发送数据、FB245接收数据，再根据通讯处理器填写一些必要的参数如接口、作业号等，进而实现数据通讯功能。在FB232内按照通讯处理器分配的数据位，定义3台PLC之间需要传送的数据。在FB4内根据消费工艺流程要求及操纵标准，充分利用其它功能块及I/O模块传送的数据，实现系统的自动控制及无扰切换功能；针对多个被控对象相似的特点，分别编制了几个有代表性的功能块FB20、FB30、FB40，例如

7、在FB4内屡次调用了FB20以便解决PLC内某程序步时间和工控机画面显示时间保持一致的问题，而且FB20内又调用了乘法功能块FB244。FB3根据FB4发出的自动程序步指令去控制气动门、电动门及泵等现场设备。FB10负责所有模拟量的处理，在此调用了开方功能块FB5。FB11根据FB10转换出来的数据，对模拟量进展报警处理，在此一定要留意模拟量和PLC内部数字量的对应关系，以保证模拟量显示和报警的准确性。3、工控机监控治理软件的设计tabletrtd/td/tr/table工控机监控治理软件在FIX5.5软件平台下完成，FIX55是一个高精度模块化的软件系统，包括十几种软件模块，在此主要介绍开发

8、本应用软件时所用到的几种软件模块。1系统配置模块SCU：它主要完成网络、I/O驱动程序、数据库名称、系统启动参数及初始启动任务等配置。Intellution公司和第三方厂商为PLC、I/O卡编写了300多种I/O驱动程序，如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司产品的驱动程序，并提供I/O驱动程序开发工具包，供用户开发自己的I/O驱动程序。2数据扫描、报警和控制模块SAC：它用来实现现场数据的扫描、信号调理、数据格式和数据类型的转换，报警条件判别及实现遥控输出等功能，SAC将处理的现场数据送入实时数据库，或者将遥控输出的数据送到I/O驱动程序，以便实现遥控输出功能。3实时数据

9、库治理模块DATABASEBUILDER：它提供以交互方式建立实时数据库和在线显示/修改实时数据库的功能，它是系统运行的主要数据;。用户需要在此做很大一局部工作，最主要的是填写变量的标签名，进而将现场数据与数据库中的变量标签逐一对应起来，以便在其它模块中调用此数据。在填写变量标签名时既要讲究标准性又要有技巧性，首先需要遵循FIX软件的语法要求，其次按照一定的分类标准定义标签名，以便在以后的数据查询及应用中进步效率。4绘图模块DRAW：FIX拥有一个直观的、基于对象的图形化用户接口GUI，它简化了图形开发经过。为了建立画面，可以用DRAW提供的工具箱TOOLBOX生成某些对象如阀门、泵、记录表等

10、，并定义其动态特性，即对象基于现场数据改变状态、大小、颜色、产生旋转、挪动等，例如阀门的开或者关、泵的转或者停，这些工作可以在一个对话框内完成，主要是将实时数据库中的变量标签与相应对象联络起来，进而使对象状态随着现场数据改变。为了减少图形开发时间，Intellution公司还提供了一个常用设备对象的图形库，其中有多种国际标准图形，可随时粘贴到用户画面中，同时用户可以把自己画好的常用图形保存到图形库中，以方便以后使用。5显示模块VIEW：它的主要功能是动态显示由DRAW建立的画面，可以在多幅画面间切换、改变画面形态、输入数据、实现监控等，这就是提供应用户的实际操纵画面。4、系统功能系统具有上位机

11、监控功能和模拟盘监控功能，两者互为热备用方式并列运行。在上位机画面上设有上位机手动、上位机自动、上位机监视3种工作方式，方式之间的切换是无扰动的。当系统需要由模拟盘监控时，上位机画面选择上位机监视工作方式。此时系统状态由模拟盘M/A转换开关状态决定，M/A置手动，可利用模拟盘按键在模拟盘上进展一对一手动操纵。当M/A置自动时，系统可由自动程序实现水处理的自动控制。当系统需要由上位机监控时，可在上位机画面上选择上位机手动和上位机自动功能。选择上位机手动时，可在上位机画面上实现就地设备的一对一手操。选择上位机自动时，可在上位机画面上进展自动启停控制，自动控制程序与模拟盘自动控制功能一样。5、完毕语在大中型消费系统中，单机使用可编程控制器的时代已经过去，其与工控机的有机结合以及计算机网络的应用，大大进步了消费现场的自动化控制程度和治理程度，这是必然的趋势。