基于PROFIBUS-DP总线的空调监控系统--控制网



基于PROFIBUS-DP总线的空调监控系统
企业:控制网 日期:2006-07-23
领域:PLC&PAC 点击数:947
 1 前言

   
一个品牌的卷烟产品的吸味、质量要稳定,必须有一个稳定的温湿度生产环境。宝鸡卷烟厂空调机组现有以下问题:1)人工手动调节滞后,保证车间温湿度指标十分困难,影响卷烟成品的质量稳定。2)空调机组分散,五个生产车间共计九台套空调机组,共有值班人员九名,分三处三班制值班,定员多,管理松散。本文提出了一种基于PROFIBUS-DP的空调机组监控系统,只需一处监控中心,即可实现空调机组全年多工况下的最优控制,完成对分散在全厂的九台空调机组进行实时分布式控制,该系统要求有数据采集和存储、流程显示及控制、设备管理和报表生成和打印等功能。而且稳定可靠,监控画面符合操作习惯。不但可以在最低运行能耗的基础上使温湿度控制指标达到卷烟生产要求,而且可以减轻值班人员的劳动量,减少定员,真正达到烟厂一贯追求的管理和效益一流的目的。

2 系统硬件选择       

   
在现场总线领域内,近十年来世界上出现了多种有影响的现场总线.现已成为德国和欧洲标准的PROFIBUS现场总线,是一种开放的、不依赖于生产厂家的通信系统,是一种比较成熟的总线,其中Profibus-DP是一种高速(数据传输速率9.6kbit/s12Mbit/s)的经济的设备级网络,主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信,可满足快速响应的实时要求。在本系统中为每一台空调机组选用一个西门子S7-CPU315-2DP  PLC作为PROFIBUS主站,与车间温湿度集中采集远程I/O从站ET200M,空调送回风变频器从站等来完成空调的控制功能。

                           系统的硬件结构图如下图示:



 由上图可以看出,该系统采用典型三层结构形式,分别是监控管理层、过程控制层及末端设备层。

   
监控管理层是整个监控系统的中枢,使用Wincc6.0工业监控软件完成对十台空调机组数据采集、数据库管理和远程监控方案等功能。它和过程控制层的数据通信采用工业以太网,TCP/IP协议。


    过程控制层以每台空调机组的主控单元(西门子
PLC CPU315-2DP)为中心,完成针对不同车间工艺要求的模糊PID控制器和数据采集,各主控单元各自独立,无电气上的联系,功能的实现也不依赖于通信网络和监控管理层,实现分层分布式控制,即使一部分出现故障也不影响其他部分。其中模糊PID控制器的实现将主要通过建立熟练操作者的控制模型进行设计。


    末端设备层主要是分布在现场的仪表、执行机构和变频器,通过现场总线
Profibus-DP与过程控制层进行通信。

3  系统组态设计 

    工程师站采用微软中文版
WINDOWS 2000Internet explorer 6.0,组态软件选用 SIMATIC 公司WinCC5.0组态软件。工程师站加载了SIMATIC WINCC RT 64K Tags NET Profibus-S7PDM等监控软件。

   
硬件组态也是一种图形化的组态方式,十分方便。对某一过程站而言,实际带有若干ET200远程 I/O,组态画面中,就在该过程站后的PROFIBUS-DP网络线上拖放几个IM153模块形成几个ET200远程I/O接点。硬件组态中的所有模块,都可以从S7提供的元件库中找到相应型号、定货号的模块,将其拖放至与实际安装相对应的位置可即。

   
硬件组态配置完成后,下载到相应的过程控制站。这样,就使得实际硬件安装模件和硬件组态相一致,从而,I/O模块上的每一点的点号地址就得以确定。

   
系统预留网络接口可以同烟厂局域网连接,相关信息画面通过IE浏览的方式在局域网上实现信息共享,为管理层提供必要的信息。


4 
上位机和组态软件的选型与设计

   
上位机选用DELL计算机,DELL 21"平面直角CRT并配打印机。组态软件选用 SIMATIC 公司WinCC5.0组态软件。

                       主站部分主要软件流程图如3所示。

 

 

 系统主要特性为:

   
图形用户界面(GUI
   
WinCC5.0允许用户使用易于理解和配置的工具为他们的应用程序快速开发定制的屏幕。

分布式的历史数据系统

分布式的历史趋势数据系统允许用户动态地为趋势图的每支笔指定不同的历史文件数据源。这种特性允许操作员在同一

个趋势图中查看本地WINCC的历史数据和SQL Server的历史数据。

动态引用地址

用户可以更改对数据源的引用,以便使用同一个标记名称定位多个数据源。

PC机为基础和标准的操作系统;可选不同容量规模;所有SCADA功能(开放的系统内核):图形系统,报警信息系统,变量存档,用户档案库,报表系标准接口,编程接口;各种PLC系统的驱动软件。该软件全面开放,易于学习、使用,利于开发应用、维护管理。

 

 

5      结束语

   
经实践证明,采用PROFIBUS-DP组建的工业网络控制管理系统实现了分布式控制,可大大降低现场连接工作量和费用,提高信号的传输精度与灵活性。采用SIEMENS S7-300 PLC以及WinCC5.0实现了控制手段的更新和控制效率的提高,使人机交互可视化以及生产管理与控制的一体化,给系统的安装、调试和设备维护带来方便。

 


参考文献:

1】阳宪惠. 现场总线技术及其应用.北京:清华大学出版社,1999

2】郑晟.现代可编程控制器原理与应用.北京:科学出版社,1999

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