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摘要：本文介紹的工業(yè)控制系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成，上位機(jī)裝有世紀(jì)星組態(tài)軟件，可以集中監(jiān)控系統(tǒng)模擬量和開關(guān)量，下位機(jī)包括2臺PLC、3臺遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊以及2臺智能儀表，用于設(shè)備的開關(guān)控制、溫度、壓力、流量、液位等過程量的監(jiān)視和控制。
關(guān)鍵詞：PLC；智能儀表；世紀(jì)星組態(tài)軟件
1 控制系統(tǒng)硬件組成及功能
本文主要介紹由2臺智能儀表、2臺PLC和3臺遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊組成的控制系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其連接示意圖如下圖所示：
圖 1
PLC1和PLC2均為帶BD-485通信板的三菱FX2N型PLC，最多可帶16臺，用于設(shè)備的開關(guān)控制。智能儀表1、智能儀表2為帶RS-485通信功能的智能儀表，可用于溫度、壓力、流量、液位等過程量的控制。采用PID控制規(guī)律。
最多可以帶64臺。ICP-7017。ICP-7024，ICP-7033D為具有RS-485通信功能的各種數(shù)據(jù)模塊�？捎糜诒O(jiān)控現(xiàn)場的一些物理參數(shù)，如液位、流量、壓力、溫度等，最多可帶256個。
上位機(jī)為帶IPC-1602B通信卡的工控機(jī)，并裝有世紀(jì)星組態(tài)監(jiān)控軟件。IPC-1602B帶有2個RS-485通信端子，端口號設(shè)為COM5，COM6。
RS-485通信線為屏蔽雙絞線，成本低，布線連接方便，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，可靠性好，能滿足一般企業(yè)的要求。本系統(tǒng)中，智能儀表的通信波特率最高可達(dá)19200 bit/s，PLC的通信波特率最高可達(dá)19200bit/s，數(shù)據(jù)模塊最高可達(dá)921600 bit/s。本系統(tǒng)中建議使用9600 bit/s的波特率。
智能儀表的RS-485通信一般為無校驗，8個數(shù)據(jù)位，1位停止位。數(shù)據(jù)模塊可以是有校驗也可以是無校驗通信。FX2N PLC的RS-485通信需有校驗，其通信方式與上兩種設(shè)備不同。
裝有世紀(jì)星組態(tài)監(jiān)控軟件的上位機(jī)主要起監(jiān)控作用，它可以對由PLC、智能儀表、數(shù)據(jù)模塊等的下位機(jī)進(jìn)行讀寫。也可以實現(xiàn)對過程量的PID等控制。但由于可靠性及運(yùn)算速度等原因，建議不要使用。PLC可對輸入寄存器X進(jìn)行讀操作，對輸出寄存器Y及中間寄存器M進(jìn)行讀寫操作，對數(shù)據(jù)存儲器D也可進(jìn)行讀寫。智能儀表可通過上位機(jī)設(shè)置定值、PID參數(shù)等的讀寫及測量值、控制輸出值、偏差等參數(shù)的讀出處理等。數(shù)據(jù)模塊可由上位機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作，也可以由上位機(jī)實現(xiàn)過程參數(shù)的控制。組態(tài)軟件可實現(xiàn)模擬控制對象的實時動畫連接，并可以以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式，為操作監(jiān)控人員及時提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息；可用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等各種手段增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果：利用組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫可進(jìn)行被控過程量的實時曲線、歷史曲線和多種報警的組態(tài)，并可進(jìn)行存儲應(yīng)答和打印輸出等。
2 控制系統(tǒng)的軟件使用
控制系統(tǒng)的硬件安裝連接好以后，要使系統(tǒng)正常工作，還需要進(jìn)行軟件的安裝調(diào)試。
2.1下位機(jī)參數(shù)設(shè)置
智能儀表1、智能儀表2地址通過儀表本身按鍵設(shè)置為4和5，波特率可設(shè)為9600 bit/s；3種數(shù)據(jù)模塊可通過其驅(qū)動軟件設(shè)地址分別為1，2，3，波特率都為9600 bit/s，并設(shè)為無校驗。PLC1，PLC2的通信方式可通過其編程軟件進(jìn)行設(shè)置2臺PLC的地址分別設(shè)為6和7。
2.2 組態(tài)軟件的設(shè)置及功能
下位機(jī)各參數(shù)設(shè)置好后。還得在上位機(jī)上進(jìn)行組態(tài)。
變量字典是世紀(jì)星組態(tài)軟件的核心，相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)處理中心，同時也起到公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。從下位機(jī)設(shè)備采集的實時數(shù)據(jù)通過建立數(shù)據(jù)連接送入變量字典，系統(tǒng)其他部分操作的數(shù)據(jù)也來自變量字典。變量字典自動完成對實時數(shù)據(jù)的報警處理和存盤處理。同時，它還根據(jù)需要把有關(guān)信息以事件的方式發(fā)送給系統(tǒng)的其他部分，以便觸發(fā)相關(guān)事件。進(jìn)行實時處理，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)為其他部分服務(wù)。提供了系統(tǒng)各個功能部件的數(shù)據(jù)共享。
世紀(jì)星中的變量字典主要是下位機(jī)中需要與上位機(jī)建立數(shù)據(jù)通信的信息。信息內(nèi)容可為數(shù)據(jù)量及PLC內(nèi)的輸入、輸出和中間寄存器的開關(guān)量等，數(shù)據(jù)有：智能儀表內(nèi)的設(shè)定值、測量值、控制輸出值、PID參數(shù)值等；數(shù)據(jù)模塊的輸入輸出量；PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲器、計數(shù)器、定時器、通道等的值。上位機(jī)可對這些信息進(jìn)行設(shè)定、記錄、存盤、報警、打印輸出等操作。組態(tài)完成后，把組態(tài)環(huán)境中的組態(tài)結(jié)果提交給運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行環(huán)境和結(jié)果一起就構(gòu)成了用戶自己的應(yīng)用系統(tǒng)。
3 控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用
該控制系統(tǒng)應(yīng)用在一真空冷凍干燥設(shè)備中，PLC主要用于電機(jī)、電磁閥等的開與關(guān)控制；智能儀表用于控制溫度；ICP一7033D等模塊用于采集各點溫度和壓力；裝有世紀(jì)星的上位機(jī)主要用于溫度控制曲線的給定。PID控制參數(shù)的設(shè)置，溫度和壓力的實時數(shù)據(jù)、實時曲線、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線記錄，并可以根據(jù)需要打印輸出。
4 運(yùn)行結(jié)果
本系統(tǒng)價格低廉，性價比高，且實用性較強(qiáng)，帶RS-485通信接口的工控產(chǎn)品如變頻器等均可以掛在此網(wǎng)線上，由上位機(jī)監(jiān)控。當(dāng)上位機(jī)及網(wǎng)絡(luò)連線出現(xiàn)故障時，下位機(jī)也能正常工作。經(jīng)實際使用運(yùn)行表明：此類系統(tǒng)功能完善、操作方便，可做到人機(jī)界面隨各人的喜好、習(xí)慣調(diào)整且簡捷清晰。運(yùn)行可靠性高、抗干擾能力較強(qiáng)，完全能滿足生產(chǎn)需要。
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