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1引言

A3000實(shí)驗(yàn)裝置是是華晟高科和清華大學(xué)合作開發(fā)的綜合性過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，被全國(guó)很多所高校引進(jìn)，在自動(dòng)化實(shí)踐教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。在自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中，PLC以其高可靠性、適應(yīng)工業(yè)過程控制現(xiàn)場(chǎng)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程。在A3000監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇PLC作為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制設(shè)備，用于數(shù)據(jù)采集和控制；而在系統(tǒng)上位機(jī)(通常為工控機(jī))上利用組態(tài)王KingView6.5來完成工藝流程及控制參數(shù)的顯示，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和管理等功能。

2系統(tǒng)概況

A3000現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)包括三個(gè)加熱管，水箱，一個(gè)大儲(chǔ)水箱，一個(gè)鍋爐，一個(gè)工業(yè)用板式換熱器，兩個(gè)水泵，大功率滯后時(shí)間可以調(diào)整的滯后系統(tǒng)，一個(gè)硬件聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。傳感器和執(zhí)行器系統(tǒng)包括五個(gè)溫度傳感器、液位傳感器(1～3個(gè)可選)、一個(gè)壓力變送器，兩個(gè)流量計(jì)(可選渦輪或電磁流量計(jì))，一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(可選變頻器)，兩個(gè)電磁閥，兩個(gè)個(gè)液位開關(guān)。

3硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件選型

根據(jù)系統(tǒng)需要檢測(cè)的參數(shù)個(gè)數(shù)選擇配置一個(gè)CPU224、三個(gè)EM235和一條PC/PPI通訊電纜。由A3000實(shí)驗(yàn)裝置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和PLC配置的模塊，則可以進(jìn)行I/O點(diǎn)分配。

3.2通訊

選用RS485標(biāo)準(zhǔn)總線通訊，但因上位機(jī)的接口為RS232，所以還需一塊RS232/RS485雙路轉(zhuǎn)換卡來完成標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換卡的跳線選擇自由口模式。

4軟件設(shè)計(jì)

4.1STEP7-Micro/WIN32

STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件。在此軟件上編制程序下載到PLC中運(yùn)行。

PLC與STEP7-Micro/WIN32的連接：

(1)在“SETPG/PCInterface”對(duì)話框中配置PC/PPIcable，選擇InterfaceParameterAssignment為PPI；

(2)點(diǎn)擊通訊參數(shù)圖標(biāo)Communications，打開通訊對(duì)話框，設(shè)置PPI參數(shù)，PC/PPI編程電纜的通訊地址為2，接口設(shè)為COM1，傳輸波特率9.6Kbps；

(3)雙擊通訊框中得刷新圖標(biāo)后建立與S7-200的通信連接。需要編制模擬量輸入程序：將模擬量輸入端口的值，轉(zhuǎn)換為工程量，送入已分配好的寄存器內(nèi)。

例如：換熱器熱流出口溫度TE102溫度傳感器，0～100℃與4mA～20mA相對(duì)應(yīng)，以T表示溫度值，AIW6為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出：T＝((AIW0-6400)/25600)*100+0=(AIW0-6400)/256。將T值放入寄存器VW148，VW148可以直接顯示溫度值。其他的傳感器工程量轉(zhuǎn)換同理。此步也可在組態(tài)王中計(jì)算。

該監(jiān)控系統(tǒng)，采用串級(jí)液位控制，鍋爐溫度控制控制下水箱液位和鍋爐溫度控制。PID控制器的控制程序在S7-200系統(tǒng)手冊(cè)中有詳細(xì)說明。

4.2組態(tài)王

PLC與組態(tài)王也采用PPI的通訊協(xié)議，STEP7和組態(tài)王不能同時(shí)與PLC通信。

PLC與組態(tài)王的具體連接方法如下：

⑴單擊COM1新建設(shè)備：西門子S7-200PPICOM1地址2。

⑵雙擊COM1，設(shè)置串口COM1：波特率9600bps；偶校驗(yàn)位；數(shù)據(jù)位8；停止位1；通訊方式RS485連接完成后，定義數(shù)據(jù)詞典，設(shè)計(jì)圖形界面并建立動(dòng)畫連接。即可投運(yùn)和調(diào)試。

實(shí)現(xiàn)的功能：⑴工藝流程進(jìn)行動(dòng)畫顯示，可以直觀的看出水位的變化和水流的走向；⑵儀表實(shí)時(shí)值顯示；⑶實(shí)時(shí)顯示故障報(bào)警畫面、查詢歷史報(bào)警，并可以設(shè)置報(bào)警的極限值；⑷可以進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測(cè)和歷史曲線查詢；⑸可生成系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表，可以進(jìn)行報(bào)表打印；⑹可對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行方便的管理。⑺系統(tǒng)登錄和安全區(qū)設(shè)置。

5結(jié)束語

A3000過程控制與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在各類院校的實(shí)踐教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。該P(yáng)LC監(jiān)控系統(tǒng)在完成了對(duì)溫度、壓力、流量、液位等過程參量的監(jiān)控，且其故障報(bào)警功能改善了A3000系統(tǒng)的安全試驗(yàn)狀況，對(duì)其他監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和A3000控制系統(tǒng)的教學(xué)都具有很強(qiáng)的借鑒意義。