在電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中西門子PLC與工控機的應(yīng)用

1、在電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中西門子PLC與工控機的應(yīng)用1、系統(tǒng)組成某電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備具有良好的可控性,利用PLC和工業(yè)控制計算機對其進行實時監(jiān)控管理采用3臺西門子公司的SIMATICS5115U可編程序控制器控制現(xiàn)場的一次設(shè)備,程控系統(tǒng)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(jié)水處理單元。操作員站選用兩臺研華586工控機,軟件開發(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(shù)據(jù)采集及控制、報警、圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整工業(yè)自動化軟件,該版本在WINDOWS或WINDOWSNT環(huán)境下運行,采用了圖形用戶界面,相應(yīng)其內(nèi)部的圖形處理

2、是基于第三代圖形技術(shù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用SINECL2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)。SNECL2是令牌總線網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是雙絞線或光纜。每個節(jié)點通過總線連接器連到總線網(wǎng)上,在本系統(tǒng)中,三臺PLC之間以及與兩臺工控機之間都實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通訊。該方案配置體現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)的優(yōu)點,即控制功能分散,操作管理集中?？刂乒δ芊稚⒁馕吨到y(tǒng)實時響應(yīng)快和系統(tǒng)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(shè)計2.1SIMATICS5-115U硬件組成及編程概要可編程序控制器SIMATICS5-115U采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊式結(jié)構(gòu),電源、CPU、各種I/O模件都插

3、在一塊母板上,并可以根據(jù)不同的I/O點數(shù)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(yīng)能力;通過通訊處理器和局部網(wǎng),可方便地實現(xiàn)PLC之間及與計算機的通訊。SIMATICS5-115U的編程語言是STEP5,有3種表達方法,即控制系統(tǒng)流程圖CSF,梯形圖LAD 和語句表STL。其中語句表STL最接近于機器內(nèi)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(tǒng)實際編程應(yīng)用中全部采用語句表STL。STEP5的最大特點是采用了結(jié)構(gòu)化編程方法,并提供大量標(biāo)準(zhǔn)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化,而且所編程序條理清晰,易于讀懂、修改

4、和測試,這一優(yōu)點尤其在編制大型復(fù)雜程序時更能顯現(xiàn)出來。要完成復(fù)雜任務(wù),可以把整個程序分成一個個獨立的程序塊,STEP5有5種塊類型,即組織塊(OB、程序塊(PB、順序塊(SB、功能塊(FB和數(shù)據(jù)塊(DB,其中組織塊(OB用以管理用戶程序,形成了操作系統(tǒng)和控制程序之間的接口,所有其它類型塊在此被調(diào)用執(zhí)行。功能塊(FB用于實現(xiàn)反復(fù)調(diào)用或者特別復(fù)雜的程序功能,這些功能塊可以是系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)功能塊的形式提供的,也可以由用戶自己編制。例如標(biāo)準(zhǔn)功能塊FB242就可以實現(xiàn)16位二進制乘法功能、FB244可以實現(xiàn)CPU與通訊處理器之間的數(shù)據(jù)傳送,用到這些功能時可以直接調(diào)用這些功能塊。2.2SIMATICS5-11

5、5U大型程序的設(shè)計以本系統(tǒng)#1補給水處理單元的控制程序為例,在組織塊OB1內(nèi)主要有下面幾條語句,完成各功能塊的無條件調(diào)用。JUFB1(定義PLC1向兩臺工控機傳送的數(shù)據(jù)JUFB2(定義兩臺工控機向PLC1傳送的數(shù)據(jù)JUFB231(完成PLC1與兩臺工控機之間通訊的基本設(shè)置JUFB232(完成PLC1與PLC2、PLC3之間通訊的基本設(shè)置JUFB4(實現(xiàn)自動控制及無擾切換功能JUFB3(氣動門及電動門控制JUFB10(實現(xiàn)模擬量處理功能JUFB11(報警處理在FB1、FB2內(nèi)主要將需要通訊的數(shù)據(jù)分別寫入某數(shù)據(jù)塊如DB10的相應(yīng)位,由此才能與通訊處理器中的變量取得一致。在FB231中調(diào)用兩個STE

6、P5本身提供的標(biāo)準(zhǔn)功能塊FB244(發(fā)送數(shù)據(jù)、FB245(接收數(shù)據(jù),再根據(jù)通訊處理器填寫一些必要的參數(shù)如接口、作業(yè)號等,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。在FB232內(nèi)按照通訊處理器分配的數(shù)據(jù)位,定義3臺PLC之間需要傳送的數(shù)據(jù)。在FB4內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程要求及操作規(guī)范,充分利用其它功能塊及I/O模塊傳送的數(shù)據(jù),實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制及無擾切換功能;針對多個被控對象相似的特點,分別編制了幾個有代表性的功能塊FB20、FB30、FB40,例如在FB4內(nèi)多次調(diào)用了FB20以便解決PLC內(nèi)某程序步時間和工控機畫面顯示時間保持一致的問題,而且FB20內(nèi)又調(diào)用了乘法功能塊FB244。FB3根據(jù)FB4發(fā)出的自動程序步指令

7、去控制氣動門、電動門及泵等現(xiàn)場設(shè)備。FB10負責(zé)所有模擬量的處理,在此調(diào)用了開方功能塊FB5。FB11根據(jù)FB10轉(zhuǎn)換出來的數(shù)據(jù),對模擬量進行報警處理,在此一定要注意模擬量和PLC內(nèi)部數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系,以保證模擬量顯示和報警的準(zhǔn)確性。3、工控機監(jiān)控管理軟件的設(shè)計工控機監(jiān)控管理軟件在FIX5.5軟件平臺下完成,FIX5?5是一個高精度模塊化的軟件系統(tǒng),包括十幾種軟件模塊,在此主要介紹開發(fā)本應(yīng)用軟件時所用到的幾種軟件模塊。(1系統(tǒng)配置模塊(SCU:它主要完成網(wǎng)絡(luò)、I/O驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)庫名稱、系統(tǒng)啟動參數(shù)及初始啟動任務(wù)等配置。Intellution公司和第三方廠商為PLC、I/O卡編寫了300多種I

8、/O驅(qū)動程序,如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司產(chǎn)品的驅(qū)動程序,并提供I/O驅(qū)動程序開發(fā)工具包,供用戶開發(fā)自己的I/O驅(qū)動程序。(2數(shù)據(jù)掃描、報警和控制模塊(SAC:它用來實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的掃描、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換,報警條件判別及實現(xiàn)遙控輸出等功能,SAC將處理的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫,或?qū)⑦b控輸出的數(shù)據(jù)送到I/O驅(qū)動程序,以便實現(xiàn)遙控輸出功能。(3實時數(shù)據(jù)庫管理模塊(DATABASEBUILDER:它提供以交互方式建立實時數(shù)據(jù)庫和在線顯示/修改實時數(shù)據(jù)庫的功能,它是系統(tǒng)運行的主要數(shù)據(jù)來源。用戶需要在此做很大一部分工作,最主要的是填寫變量的標(biāo)簽名,從而將現(xiàn)場

9、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的變量標(biāo)簽一一對應(yīng)起來,以便在其它模塊中調(diào)用此數(shù)據(jù)。在填寫變量標(biāo)簽名時既要講究規(guī)范性又要有技巧性,首先需要遵循FIX軟件的語法要求,其次按照一定的分類標(biāo)準(zhǔn)定義標(biāo)簽名,以便在以后的數(shù)據(jù)查詢及應(yīng)用中提高效率。(4繪圖模塊(DRAW:FIX擁有一個直觀的、基于對象的圖形化用戶接口(GUI,它簡化了圖形開發(fā)過程。為了建立畫面,可以用DRAW提供的工具箱(TOOLBOX生成某些對象如閥門、泵、記錄表等,并定義其動態(tài)特性,即對象基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)改變狀態(tài)、大小、顏色、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、移動等,例如閥門的開或關(guān)、泵的轉(zhuǎn)或停,這些工作可以在一個對話框內(nèi)完成,主要是將實時數(shù)據(jù)庫中的變量標(biāo)簽與相應(yīng)對象聯(lián)系起來,從

10、而使對象狀態(tài)隨著現(xiàn)場數(shù)據(jù)改變。為了減少圖形開發(fā)時間, Intellution公司還提供了一個常用設(shè)備對象的圖形庫,其中有多種國際標(biāo)準(zhǔn)圖形,可隨時粘貼到用戶畫面中,同時用戶可以把自己畫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:它的主要功能是動態(tài)顯示由DRAW建立的畫面,可以在多幅畫面間切換、改變畫面形態(tài)、輸入數(shù)據(jù)、實現(xiàn)監(jiān)控等,這就是提供給用戶的實際操作畫面。4、系統(tǒng)功能系統(tǒng)具有上位機監(jiān)控功能和模擬盤監(jiān)控功能,兩者互為熱備用方式并列運行。在上位機畫面上設(shè)有上位機手動、上位機自動、上位機監(jiān)視3種工作方式,方式之間的切換是無擾動的。當(dāng)系統(tǒng)需要由模擬盤監(jiān)控時,上位機畫面選擇上位機監(jiān)視工作方式。此時系統(tǒng)狀態(tài)由模擬盤M/A轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)決定,M/A置手動,可利用模