基于PROFIBUS－DP的鋼鐵造型生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計
摘 要：介紹了某鋼鐵廠造型生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)技術(shù)改造方案囚誓，本系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP過程現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)主站與從站的數(shù)據(jù)交換和分布式控制功能酸穗，通過上位機(jī)進(jìn)行集中控制见撵，完成可視化人機(jī)操作界面、通信方蜡、聯(lián)網(wǎng)等功能薪尉。該方案適用于其它工業(yè)控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP;造型生產(chǎn)線;PLC
1 前言
某鋼鐵廠造型生產(chǎn)線一直以來使用美國TEXAS INSTRUMENTS 公司的MEDEL 560 PLC系統(tǒng)锚拳，采用模擬盤操作顯示（系統(tǒng)框圖見圖1）章理。由于該系統(tǒng)為上世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，已經(jīng)嚴(yán)重老化嘴父，沒有備件更新杂蒙。因此，生產(chǎn)線急需進(jìn)行改造企悦。
圖1台腥、系統(tǒng)框圖
根據(jù)現(xiàn)場情況，擬設(shè)計一套控制系統(tǒng)對生產(chǎn)裝置進(jìn)行控制绒北。新系統(tǒng)要求有數(shù)據(jù)采集和存儲黎侈、流程顯示及控制、連鎖闷游、報警報表, 安全維護(hù)等功能峻汉。而且穩(wěn)定可靠，監(jiān)控畫面符合操作習(xí)慣脐往。
2 現(xiàn)場總線選擇
在現(xiàn)場總線領(lǐng)域內(nèi),近十年來,世界上出現(xiàn)了多種有影響的現(xiàn)場總線.現(xiàn)已成為德國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場總線,是一種開放的休吠、不依賴于生產(chǎn)廠家的通信系統(tǒng),是一種比較成熟的總線.
此造型生產(chǎn)線系統(tǒng)工藝復(fù)雜，I/O點(diǎn)較多且位置分散业簿，其中數(shù)字I/O信號184點(diǎn)瘤礁，模擬信號64路，這些信號分布在整個車間梅尤，控制并監(jiān)測著每部機(jī)器的正常運(yùn)行柜思。基于上述原因,我們在此生產(chǎn)線技術(shù)改造工程中采用了PROFIBUS-DP過程現(xiàn)場總線技術(shù), 實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的通信巷燥、分布式控制触擎、上位機(jī)的集中監(jiān)控及可視化等功能.
3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計
PLC選型根據(jù)通用性、標(biāo)準(zhǔn)性的闹、可靠性等原則博旬，并考慮高的性能價格比，故新建系統(tǒng)采用德國SIEMENS S7-400 PLC作為數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)符破，上位機(jī)采用WINCC5.0作為組態(tài)軟件出毁。
SIEMENS 公司是國際上知名的大公司，其PLC系統(tǒng)成熟、性能穩(wěn)定管剂、價格適中露龙、備件方便，是一款性能價格比比較高的PLC系統(tǒng)崇槽。SIEMENS S7-400 PLC系統(tǒng)采用工業(yè)PROFIBUS 局域網(wǎng)形式注辜，結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定秆廉、可靠策洒、可擴(kuò)充性強(qiáng)。本設(shè)計考慮PLC和擴(kuò)展單元之間PROFIBUS連接顽腾，PLC和總站之間使用ETHERNET連接近零。這樣的設(shè)計使得PLC系統(tǒng)相對獨(dú)立，而操作站與其他網(wǎng)絡(luò)的連接較為靈活抄肖。
3.1系統(tǒng)設(shè)計
控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示久信。
圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為二層，即下層控制網(wǎng)和上層管理網(wǎng)漓摩。
下層控制網(wǎng)采用雙芯屏敝電纜裙士，適合PROFIBUS國際標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)場信號的采集管毙、處理和控制器的通訊腿椎，為PROFIBUS-DP現(xiàn)場通訊網(wǎng)。
上層管理網(wǎng)分為TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)夭咬，通過OS站啃炸、ES站上的網(wǎng)卡連接，主要實現(xiàn)工程師和操作員站之間文件管理皱埠。
3.2軟件及組態(tài)設(shè)計
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟中文版WINDOWS 2000和Internet explorer 6.0肮帐，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息咖驮、界面均實現(xiàn)漢化番搅。
操作員站另加載了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7市口、PDM等監(jiān)控軟件瘸拳。
硬件組態(tài)也是一種圖形化的組態(tài)方式，十分方便穗俩。對某一過程站而言眠乏，實際帶有若干ET200遠(yuǎn)程 I/O，組態(tài)畫面中熏祝，就在該過程站后的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)線上拖放幾個IM153模塊形成幾個ET200遠(yuǎn)程I/O接點(diǎn)（本系統(tǒng)根據(jù)實際需要選用7個從站）羽傻。硬件組態(tài)中的所有模塊，都可以從S7提供的元件庫中找到相應(yīng)型號们眶、定貨號的模塊法厢，將其拖放至與實際安裝相對應(yīng)的位置即可费武。
硬件組態(tài)配置完成后，下載到相應(yīng)的過程控制站怎猜。這樣耽翁，就使得實際硬件安裝模件和硬件組態(tài)相一致，從而怔接，I/O模塊上的每一點(diǎn)的點(diǎn)號地址就得以確定搪泳。
系統(tǒng)欲留網(wǎng)絡(luò)接口可以同公司局域網(wǎng)連接，相關(guān)信息畫面通過IE瀏覽的方式在局域網(wǎng)上實現(xiàn)信息共享扼脐，為管理層提供必要的信息岸军。
4 上位機(jī)及組態(tài)軟件選型與設(shè)計
上位機(jī)選用DELL計算機(jī)，DELL 21"平面直角CRT并配打印機(jī)瓦侮。組態(tài)軟件選用 SIMATIC 公司W(wǎng)inCC5.0組態(tài)軟件凛膏。
主站部分主要軟件流程圖如3所示。
圖3 主站軟件流程圖
系統(tǒng)主要特性為：
≡嘤堋⑴圖形用戶界面（GUI）
WinCC5.0允許用戶使用易于理解和配置的工具為他們的應(yīng)用程序快速開發(fā)定制的屏幕猖毫。
⑵分布式的歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)
分布式的歷史趨勢數(shù)據(jù)系統(tǒng)允許用戶動態(tài)地為趨勢圖的每支筆指定不同的歷史文件數(shù)據(jù)源须喂。這種特性允許操作員在同一
個趨勢圖中查看本地WINCC的歷史數(shù)據(jù)和SQL Server的歷史數(shù)據(jù)吁断。
⑶動態(tài)引用地址
用戶可以更改對數(shù)據(jù)源的引用坞生，以便使用同一個標(biāo)記名稱定位多個數(shù)據(jù)源仔役。
以PC機(jī)為基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng);可選不同容量規(guī)模;所有SCADA功能（開放的系統(tǒng)內(nèi)核）：圖形系統(tǒng)，報警信息系統(tǒng)翁写，變量存檔惠所，用戶檔案庫，報表系標(biāo)準(zhǔn)接口汰检，編程接口;各種PLC系統(tǒng)的驅(qū)動軟件更掺。該軟件全面開放，易于學(xué)習(xí)何杈、使用拴挫，利于開發(fā)應(yīng)用、維護(hù)管理剿液。
5 結(jié)束語
經(jīng)實踐證明揩榴，采用PROFIBUS-DP和Ethernet組建的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制管理系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制，可大大降低現(xiàn)場連接工作量和費(fèi)用寨支，提高信號的傳輸精度與靈活性柱爵。采用SIEMENS S7-400 PLC以及WinCC5.0實現(xiàn)了控制手段的更新和控制效率的提高,使人機(jī)交互可視化以及生產(chǎn)管理與控制的一體化，給系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)帶來方便晒来。
參考文獻(xiàn)：
【1】陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1999
【2】鄭晟.現(xiàn)代可編程控制器原理與應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,1999
關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP;造型生產(chǎn)線;PLC
1 前言
某鋼鐵廠造型生產(chǎn)線一直以來使用美國TEXAS INSTRUMENTS 公司的MEDEL 560 PLC系統(tǒng)锚拳，采用模擬盤操作顯示（系統(tǒng)框圖見圖1）章理。由于該系統(tǒng)為上世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，已經(jīng)嚴(yán)重老化嘴父，沒有備件更新杂蒙。因此，生產(chǎn)線急需進(jìn)行改造企悦。
圖1台腥、系統(tǒng)框圖
根據(jù)現(xiàn)場情況，擬設(shè)計一套控制系統(tǒng)對生產(chǎn)裝置進(jìn)行控制绒北。新系統(tǒng)要求有數(shù)據(jù)采集和存儲黎侈、流程顯示及控制、連鎖闷游、報警報表, 安全維護(hù)等功能峻汉。而且穩(wěn)定可靠，監(jiān)控畫面符合操作習(xí)慣脐往。
2 現(xiàn)場總線選擇
在現(xiàn)場總線領(lǐng)域內(nèi),近十年來,世界上出現(xiàn)了多種有影響的現(xiàn)場總線.現(xiàn)已成為德國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場總線,是一種開放的休吠、不依賴于生產(chǎn)廠家的通信系統(tǒng),是一種比較成熟的總線.
此造型生產(chǎn)線系統(tǒng)工藝復(fù)雜，I/O點(diǎn)較多且位置分散业簿，其中數(shù)字I/O信號184點(diǎn)瘤礁，模擬信號64路，這些信號分布在整個車間梅尤，控制并監(jiān)測著每部機(jī)器的正常運(yùn)行柜思。基于上述原因,我們在此生產(chǎn)線技術(shù)改造工程中采用了PROFIBUS-DP過程現(xiàn)場總線技術(shù), 實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的通信巷燥、分布式控制触擎、上位機(jī)的集中監(jiān)控及可視化等功能.
3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計
PLC選型根據(jù)通用性、標(biāo)準(zhǔn)性的闹、可靠性等原則博旬，并考慮高的性能價格比，故新建系統(tǒng)采用德國SIEMENS S7-400 PLC作為數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)符破，上位機(jī)采用WINCC5.0作為組態(tài)軟件出毁。
SIEMENS 公司是國際上知名的大公司，其PLC系統(tǒng)成熟、性能穩(wěn)定管剂、價格適中露龙、備件方便，是一款性能價格比比較高的PLC系統(tǒng)崇槽。SIEMENS S7-400 PLC系統(tǒng)采用工業(yè)PROFIBUS 局域網(wǎng)形式注辜，結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定秆廉、可靠策洒、可擴(kuò)充性強(qiáng)。本設(shè)計考慮PLC和擴(kuò)展單元之間PROFIBUS連接顽腾，PLC和總站之間使用ETHERNET連接近零。這樣的設(shè)計使得PLC系統(tǒng)相對獨(dú)立，而操作站與其他網(wǎng)絡(luò)的連接較為靈活抄肖。
3.1系統(tǒng)設(shè)計
控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示久信。
圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為二層，即下層控制網(wǎng)和上層管理網(wǎng)漓摩。
下層控制網(wǎng)采用雙芯屏敝電纜裙士，適合PROFIBUS國際標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)場信號的采集管毙、處理和控制器的通訊腿椎，為PROFIBUS-DP現(xiàn)場通訊網(wǎng)。
上層管理網(wǎng)分為TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)夭咬，通過OS站啃炸、ES站上的網(wǎng)卡連接，主要實現(xiàn)工程師和操作員站之間文件管理皱埠。
3.2軟件及組態(tài)設(shè)計
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟中文版WINDOWS 2000和Internet explorer 6.0肮帐，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息咖驮、界面均實現(xiàn)漢化番搅。
操作員站另加載了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7市口、PDM等監(jiān)控軟件瘸拳。
硬件組態(tài)也是一種圖形化的組態(tài)方式，十分方便穗俩。對某一過程站而言眠乏，實際帶有若干ET200遠(yuǎn)程 I/O，組態(tài)畫面中熏祝，就在該過程站后的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)線上拖放幾個IM153模塊形成幾個ET200遠(yuǎn)程I/O接點(diǎn)（本系統(tǒng)根據(jù)實際需要選用7個從站）羽傻。硬件組態(tài)中的所有模塊，都可以從S7提供的元件庫中找到相應(yīng)型號们眶、定貨號的模塊法厢，將其拖放至與實際安裝相對應(yīng)的位置即可费武。
硬件組態(tài)配置完成后，下載到相應(yīng)的過程控制站怎猜。這樣耽翁，就使得實際硬件安裝模件和硬件組態(tài)相一致，從而怔接，I/O模塊上的每一點(diǎn)的點(diǎn)號地址就得以確定搪泳。
系統(tǒng)欲留網(wǎng)絡(luò)接口可以同公司局域網(wǎng)連接，相關(guān)信息畫面通過IE瀏覽的方式在局域網(wǎng)上實現(xiàn)信息共享扼脐，為管理層提供必要的信息岸军。
4 上位機(jī)及組態(tài)軟件選型與設(shè)計
上位機(jī)選用DELL計算機(jī)，DELL 21"平面直角CRT并配打印機(jī)瓦侮。組態(tài)軟件選用 SIMATIC 公司W(wǎng)inCC5.0組態(tài)軟件凛膏。
主站部分主要軟件流程圖如3所示。
圖3 主站軟件流程圖
系統(tǒng)主要特性為：
≡嘤堋⑴圖形用戶界面（GUI）
WinCC5.0允許用戶使用易于理解和配置的工具為他們的應(yīng)用程序快速開發(fā)定制的屏幕猖毫。
⑵分布式的歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)
分布式的歷史趨勢數(shù)據(jù)系統(tǒng)允許用戶動態(tài)地為趨勢圖的每支筆指定不同的歷史文件數(shù)據(jù)源须喂。這種特性允許操作員在同一
個趨勢圖中查看本地WINCC的歷史數(shù)據(jù)和SQL Server的歷史數(shù)據(jù)吁断。
⑶動態(tài)引用地址
用戶可以更改對數(shù)據(jù)源的引用坞生，以便使用同一個標(biāo)記名稱定位多個數(shù)據(jù)源仔役。
以PC機(jī)為基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng);可選不同容量規(guī)模;所有SCADA功能（開放的系統(tǒng)內(nèi)核）：圖形系統(tǒng)，報警信息系統(tǒng)翁写，變量存檔惠所，用戶檔案庫，報表系標(biāo)準(zhǔn)接口汰检，編程接口;各種PLC系統(tǒng)的驅(qū)動軟件更掺。該軟件全面開放，易于學(xué)習(xí)何杈、使用拴挫，利于開發(fā)應(yīng)用、維護(hù)管理剿液。
5 結(jié)束語
經(jīng)實踐證明揩榴，采用PROFIBUS-DP和Ethernet組建的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制管理系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制，可大大降低現(xiàn)場連接工作量和費(fèi)用寨支，提高信號的傳輸精度與靈活性柱爵。采用SIEMENS S7-400 PLC以及WinCC5.0實現(xiàn)了控制手段的更新和控制效率的提高,使人機(jī)交互可視化以及生產(chǎn)管理與控制的一體化，給系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)帶來方便晒来。
參考文獻(xiàn)：
【1】陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1999
【2】鄭晟.現(xiàn)代可編程控制器原理與應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,1999
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