西門子CPU模塊6ES7216-2AD23-0XB8現(xiàn)貨供應(yīng)
西門子CPU模塊6ES7216-2AD23-0XB8
在電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中西門子PLC與工控機(jī)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(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理
采用3臺(tái)西門子公司的SIMATICS5—115U可編程序控制器控制現(xiàn)場(chǎng)的一次設(shè)備,程控系統(tǒng)分為3套,依次為#1補(bǔ)給水處理單元、#2補(bǔ)給水處理單元、#3凝結(jié)水處理單元。
操作員站選用兩臺(tái)研華586工控機(jī),軟件開發(fā)平臺(tái)選用美國(guó)Inbbblution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(bào)警、圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整工業(yè)自動(dòng)化軟件,該版本在bbbbbbS或bbbbbbSNT環(huán)境下運(yùn)行,采用了圖形用戶界面,相應(yīng)其內(nèi)部的圖形處理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(jī)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(gè)節(jié)點(diǎn)通過總線連接器連到總線網(wǎng)上,在本系統(tǒng)中,三臺(tái)PLC之間以及與兩臺(tái)工控機(jī)之間都實(shí)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(diǎn),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(shí)時(shí)響應(yīng)快和系統(tǒng)危險(xiǎn)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(jì)
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模件都插在一塊母板上,并可以根據(jù)不同的I/O點(diǎn)數(shù)增加擴(kuò)展母板,輸入、輸出模件和存儲(chǔ)器的精細(xì)分級(jí),使得這種裝置具有較強(qiáng)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(shí)現(xiàn)PLC之間及與計(jì)算機(jī)的通訊。
SIMATICS5-115U的編程語言是STEP5,有3種表達(dá)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于機(jī)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(shí)際編程應(yīng)用中全部采用語句表STL。
STEP5的最大特點(diǎn)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(jiǎn)化,而且所編程序條理清晰,易于讀懂、修改和測(cè)試,這一優(yōu)點(diǎn)尤其在編制大型復(fù)雜程序時(shí)更能顯現(xiàn)出來。
要完成復(fù)雜任務(wù),可以把整個(gè)程序分成一個(gè)個(gè)獨(dú)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(shí)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(shí)現(xiàn)16位二進(jìn)制乘法功能、FB244可以實(shí)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(shí)可以直接調(diào)用這些功能塊。
2.2SIMATICS5-115U大型程序的設(shè)計(jì)
以本系統(tǒng)#1補(bǔ)給水處理單元的控制程序?yàn)槔?,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(tái)工控機(jī)傳送的數(shù)據(jù))
JUFB2(定義兩臺(tái)工控機(jī)向PLC1傳送的數(shù)據(jù))
JUFB231(完成PLC1與兩臺(tái)工控機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及無擾切換功能)
JUFB3(氣動(dòng)門及電動(dòng)門控制)
JUFB10(實(shí)現(xiàn)模擬量處理功能)
JUFB11(報(bào)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(gè)STEP5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(hào)等,從而實(shí)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(tái)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制及無擾切換功能;針對(duì)多個(gè)被控對(duì)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(nèi)多次調(diào)用了FB20以便解決PLC內(nèi)某程序步時(shí)間和工控機(jī)畫面顯示時(shí)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(dòng)程序步指令去控制氣動(dòng)門、電動(dòng)門及泵等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。FB10負(fù)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(duì)模擬量進(jìn)行報(bào)警處理,在此一定要注意模擬量和PLC內(nèi)部數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以保證模擬量顯示和報(bào)警的準(zhǔn)確性。
3、工控機(jī)監(jiān)控管理軟件的設(shè)計(jì)
工控機(jī)監(jiān)控管理軟件在FIX5.5軟件平臺(tái)下完成,FIX5?5是一個(gè)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(shí)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(dòng)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)名稱、系統(tǒng)啟動(dòng)參數(shù)及初始啟動(dòng)任務(wù)等配置。Inbbblution公司和第三方廠商為PLC、I/O卡編寫了300多種I/O驅(qū)動(dòng)程序,如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)程序,并提供I/O驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具包,供用戶開發(fā)自己的I/O驅(qū)動(dòng)程序。
(2)數(shù)據(jù)掃描、報(bào)警和控制模塊(SAC):它用來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的掃描、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換,報(bào)警條件判別及實(shí)現(xiàn)遙控輸出等功能,SAC將處理的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),或?qū)⑦b控輸出的數(shù)據(jù)送到I/O驅(qū)動(dòng)程序,以便實(shí)現(xiàn)遙控輸出功能。
(3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊(DATABASEBUILDER):它提供以交互方式建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和在線顯示/修改實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能,它是系統(tǒng)運(yùn)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(chǎng)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量標(biāo)簽一一對(duì)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(shí)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(gè)直觀的、基于對(duì)象的圖形化用戶接口(GUI),它簡(jiǎn)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(duì)象如閥門、泵、記錄表等,并定義其動(dòng)態(tài)特性,即對(duì)象基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)改變狀態(tài)、大小、顏色、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)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(gè)對(duì)話框內(nèi)完成,主要是將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量標(biāo)簽與相應(yīng)對(duì)象聯(lián)系起來,從而使對(duì)象狀態(tài)隨著現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)改變。為了減少圖形開發(fā)時(shí)間,Inbbblution公司還提供了一個(gè)常用設(shè)備對(duì)象的圖形庫(kù),其中有多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)圖形,可隨時(shí)粘貼到用戶畫面中,同時(shí)用戶可以把自己畫好的常用圖形保存到圖形庫(kù)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(shí)現(xiàn)監(jiān)控等,這就是提供給用戶的實(shí)際操作畫面。
4、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)具有上位機(jī)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(yùn)行。在上位機(jī)畫面上設(shè)有上位機(jī)手動(dòng)、上位機(jī)自動(dòng)、上位機(jī)監(jiān)視3種工作方式,方式之間的切換是無擾動(dòng)的。
當(dāng)系統(tǒng)需要由模擬盤監(jiān)控時(shí),上位機(jī)畫面選擇上位機(jī)監(jiān)視工作方式。此時(shí)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(dòng),可利用模擬盤按鍵在模擬盤上進(jìn)行一對(duì)一手動(dòng)操作。當(dāng)M/A置自動(dòng)時(shí),系統(tǒng)可由自動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)水處理的自動(dòng)控制。
當(dāng)系統(tǒng)需要由上位機(jī)監(jiān)控時(shí),可在上位機(jī)畫面上選擇上位機(jī)手動(dòng)和上位機(jī)自動(dòng)功能。選擇上位機(jī)手動(dòng)時(shí),可在上位機(jī)畫面上實(shí)現(xiàn)就地設(shè)備的一對(duì)一手操。選擇上位機(jī)自動(dòng)時(shí),可在上位機(jī)畫面上進(jìn)行自動(dòng)啟停控制,自動(dòng)控制程序與模擬盤自動(dòng)控制功能相同