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组态王与S7-200 通过PROFIBUS 通讯规约的应用_11

未知 2019-07-03 10:29

一、概述

  近几年来,可编程序控制器(PLC)(以下简称PLC) 因其可靠性高、编程简单、抗干扰能力强等优点,在工业控制领域得到了广泛应用。但PLC 在人机交互性能方面较弱,而工控组态软件具有良好的人机界面及控制决策能力。因此,将二者结合起来可有效实现整个生产过程的综合控制。具体到追日电气公司最成功的范例,就是将上述两种技术进行技术融合而创新推出了智能化液态软起动装置GZYQ3B。该系统采用上下位机主从式结构,PLC 作为下位机通过PROFIBUS-DP通信方式,完成工业现场数据的实时采集和分站控制功能;上位机采用工业控制计算机实现七台大功率电机在起动过程中的模拟显示、故障报警、实时控制等各项功能。

二、系统硬件配置

  交流高压电动机液态智能软起动装置系统的硬件配置,主要包括七台液态软起动柜、ROFIBUS-DP通讯卡、网络适配器及实现远程管理的计算机监控操作站。如图一所示:

1.液态软起动柜

  每台液态软起动柜内所用的PLC,选用西门子S7-200系列CPU224;通讯单元为西门子EM-277。其构成及原理如图二所示。将液态软起动柜内的三相液态电阻串入电动机的定子回路中。其中:QF1为高压运行柜中的断路器,QF2为液态软起动柜短接断路器,RS为为液态软起动柜中电液变阻起动器。电液变阻器由三个相互绝缘的电液箱构成,内部分别盛有电液及一组相对应的导电极板。由传动机构组成为可变电阻器。S7-200采集现场各个开关的状态量及相应的电流或电压等的模拟量,通过运算及逻辑判断,按实时跟踪模拟量的大小做数字化自动调节以控制运动极板的运动。通过改变动、定极板的间距,用于线性改变串接电液电阻阻值的大小,从而达到控制电机的起动电流及电机转速的目的。

2.ROFIBUS-DP通讯卡、网络适配器

  PROIBUS网络物理实体主要为: 通讯卡 CP5611;网络总线连接器6ES7 972-0BB40-0XA0和通讯电缆6XV1 830-0EH10。

3.计算机监控操作站

  选用研华原装工控机IPC-610H两套,主要配置:CPU2.0G/256M(内存);80G硬盘;集成显卡;网卡/; 50倍光驱;1.44M(软驱)和KB104+MOUSE。

三、系统软件基本原理及组态

  系统软件包括:
  1)工控软件: 组态王KINGVIEW6.5;
  2)用于S7-200编程软件的STEP7MICROWIN3.2 ;
  3)用于实现 PROFIBUS dp协议网络配置的SIMATIC NET6.0软件。

1、组态王KINGVIEW6.5

  组态王是运行于Microsoft Windows 98/2000/NT中文平台界面的人机界面软件。采用了多线程、COM组件等新技术,实现了实时多任务,软件运行稳定可靠。软件包从工业控制对象中采集数据,并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化以用动画的方式形象地表示出来。同时还可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能,并按实际需要生成历史数据文件。

  为实现组态王和外部设备的通讯,组态王内置大量设备的驱动程序作为组态王和外部设备的通讯接口。在开发时,我们定义组态王做为OPC客户端与OPC服务器软件SIMATIC NET6.0相互通讯。为什么选择OPC呢?全称是OPC是过程控制业中的新兴标准,它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去,为了存取现场设备的数据信息,每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多,且产品的不断升级,往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担,系统集成商和开发商需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。OPC 以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准。采用客户/服务器模式,把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家,以OPC服务器的形式提供给用户,解决了软、硬件厂商的矛盾,完成了系统的集成,提高了系统的开放性和可互操作性,为以后系统升级奠定基础。

2、用于S7-200编程软件的STEP7MICROWIN3.2

  S7-200中PLC程序设计用STEP7MICROWIN3.2进行编写,程序流程图如图三所示:

3、用于实现 PROFIBUS DP协议网络配置的SIMATIC NET6.0软件

  PROFIBUS-DP协议是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术,是一次工业现场级设备通信的数字化革命。PROFIBUS-DP协议可使用一条通信电缆将现场设备(智能化、带有通信接口)连接,用数字化通信代替4-20mA/24VDC模拟量信号,完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。而且不同厂家的产品只要使用同一总线标准,底层设备就具有互操作性、互换性,因此具有很好的可集成性。正是由于PROFIBUSDP网络优异的性能,较低的硬件成本得得到了广泛应用。智能化液态软起动装置GZYQ3B的系统集成功能,就是采用PROFIBUS DP协议,用SIMATIC NET6.0软件组态整个网络。

  具体配置过程为:(1) 将两个CP5611通讯卡分别安装在研华工控机的PCI插槽上,并根据硬件安装向导安装卡的驱动程序,用Profibus-DP通讯电缆将CP5611卡与EM277通讯口相连,将EM277通讯模块地址拨码设置对应于Simatic net 6.0中DP从站地址; (2) 在工控机上安装Simatic net 6.0软件,它用于组态整个网络,定义一台工控机中CP5611作为DP主站,将此工控机作为工程师站,另一工控机中CP5611作为DP第二主站,工控机作为操作员站;(3)硬件配置完后,配置Simatic net 6.0软件中OPC server 通过CP5611于EM277通讯模块通讯,然后运行。这样组态王可以通过内嵌OPC客户端与Simatic net 6.0软件中OPC server交换数据,从而就可以透明的监控处于低层的S7-200。

四、应用情况

  GZYQ3B液态智能软起动装置自2004年9月酒钢制氧部投运以来,起动、运行及智能监控性能优良。操作员从网络监视画面可看到七个电动机的起动参数和整个过程,降低其劳动强度。液态智能软起动装置微机化、数字化更是提高了系统的安全可靠性,有效地避免了电动机、拖动设备以及电网所承受的冲击,延缓了电动机及拖动设备的使用寿命,深受用户好评。

五、结 语

  GZYQ3B液态智能软起动装置是集高压电动机恒流软起动、运行监控、网络技术于一体的智能化控制系统。实践证明液态智能软起动装置将越来越引起工程界的关注,市场前景广阔;将越来越多地应用于现代工业的各个领域,为市场经济的各行各业带来巨大的经济效益。

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