王國(guó)慶

（山東泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司，252800）

造紙涂料實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化成功后解析

王國(guó)慶

（山東泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司，252800）

針對(duì)液位檢測(cè)與控制設(shè)計(jì)了一種基于組態(tài)軟件的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，采用分布式遠(yuǎn)程模塊完成數(shù)據(jù)的采集與控制信號(hào)的發(fā)送。系統(tǒng)的底層畫面由VB開發(fā)，通過(guò)DDE與“組態(tài)王”開發(fā)的人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，控制采用閉環(huán)系統(tǒng)。為此，本文對(duì)系統(tǒng)的硬件配置、上位機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

液位檢測(cè)與控制系統(tǒng) 組態(tài)軟件 PLC

一 概述：

組態(tài)王是國(guó)內(nèi)有名的組態(tài)軟件，山東泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司涂料生產(chǎn)車間技改所用液位檢測(cè)與控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控軟件就是組態(tài)王軟件。配料與監(jiān)控過(guò)程均是用組態(tài)王軟件去自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，操作人員只需觀看報(bào)警指示便可確定那種附料需要加注，加注后的過(guò)程由組態(tài)王軟件去發(fā)出指令由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行。

組態(tài)王實(shí)現(xiàn)的畫面生動(dòng)有效，體現(xiàn)了友好的人機(jī)對(duì)話。本文主要敘述組態(tài)王實(shí)現(xiàn)自動(dòng)液位檢測(cè)與PLC控制的實(shí)現(xiàn)方法。

二 具體配置及實(shí)現(xiàn)方法：

1 系統(tǒng)硬件組成

1.1 工控機(jī)

本監(jiān)控系統(tǒng)的主控計(jì)算機(jī)選用研華公司的IPC-610H系列工控機(jī)，其穩(wěn)定性高，可滿足控制系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期不間斷工作的要求。

1.2 通信模塊

采用研華公司的ADAM4520通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)RS485與RS232通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程模塊的通信。

1.3 模擬量采集模塊

采用研華公司的ADAM4017遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊，通信接口為RS485，用于采集現(xiàn)場(chǎng)液位變送器的4～20MA電流信號(hào)。

1.4 數(shù)字量輸入/輸出模塊

采用歐姆龍公司的PLC模塊，C200HX 64位CPU，可以擴(kuò)展出多個(gè)數(shù)字量和模擬量輸入輸出模塊，并且與電腦RS232通訊線可以自己制做。

1.5 模擬量輸入/輸出模塊

采用歐姆龍公司的C200HX PLC擴(kuò)展模塊與歐姆龍公司的24V繼電器組成。

1.6 現(xiàn)場(chǎng)所用設(shè)備

螺桿泵（用于輸送物料），氣動(dòng)閥門（控制進(jìn)料），臨近開關(guān)（接受閥門開關(guān)信號(hào)并傳遞），液位變送器，電磁閥等。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

工控機(jī)的系統(tǒng)軟件平臺(tái)選用Windows XP操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件的人機(jī)界面由組態(tài)王6.52”開發(fā)，后臺(tái)的畫面程序由“Visual Basic6.0”編寫。組態(tài)王具有數(shù)據(jù)采集與控制功能，可以通過(guò)硬件驅(qū)動(dòng)程序現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，完成數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。其具有圖形化用戶接口，允許開發(fā)者使用圖形化的組態(tài)方式進(jìn)行系統(tǒng)配置，并可以定義圖形對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。組態(tài)王還提供了安全權(quán)限、報(bào)警及報(bào)警管理等功能。軟件的結(jié)構(gòu)如圖所示。

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的核心。為了使現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)狀況以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，同時(shí)操作人員在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令要迅速地到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，必須建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和硬件設(shè)備的橋梁，它包含了全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量，包括I/O變量和中間變量在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中進(jìn)行配置。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)I/O變量的數(shù)據(jù)通過(guò)I/O驅(qū)動(dòng)程序從硬件設(shè)備獲取或向硬件設(shè)備輸出。

2.2 控制程序

由于用組態(tài)王所提供的編程語(yǔ)言在腳本程序中編寫控制程序較復(fù)雜，另外大量的參數(shù)和中間變量會(huì)占用組態(tài)王的點(diǎn)數(shù)，會(huì)使軟件成本大幅提升。因此，底層畫面部分由VB編寫，在后臺(tái)運(yùn)行，它與人機(jī)界面之間通過(guò)DDE進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用程序，即高低液位中斷報(bào)警服務(wù)程序的流程圖，如下：

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)分為兩種控制狀態(tài)：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。當(dāng)選擇手動(dòng)控制模式時(shí)，操作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況做出判斷，直接操作控制室內(nèi)盤柜上的開關(guān)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。當(dāng)選擇自動(dòng)控制模式時(shí)，有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。開環(huán)控制即高低液位控制，由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定控制計(jì)劃，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的液位參數(shù)自動(dòng)地控制電磁閥連接的閥門開關(guān)及輸入泵啟停；閉環(huán)控制以液位變送器檢測(cè)到的物料液位報(bào)警限作為反饋，系統(tǒng)根據(jù)智能控制算法實(shí)時(shí)地控制電磁閥連接的閥門開關(guān)及輸入泵啟停，而達(dá)到供料穩(wěn)定。

此時(shí)，控制室內(nèi)盤柜上的手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān)在自動(dòng)位置，啟停按鈕不起作用。

2.3 人機(jī)界面系統(tǒng)的人機(jī)界面由操作運(yùn)行窗口、實(shí)時(shí)曲線窗口、歷史曲線窗口、報(bào)警信息窗口、、參數(shù)設(shè)置窗口及幫助信息窗口等組成。為了安全、避免誤操作，人機(jī)界面各窗口均全屏顯示，液位設(shè)置添加密碼。

（1）操作運(yùn)行窗口系統(tǒng)操作運(yùn)行窗口顯示整個(gè)系統(tǒng)的全景畫面，畫面可以實(shí)時(shí)地顯示出每個(gè)料罐的液位及報(bào)警限。

（2）分部畫面以動(dòng)畫的形式模擬顯示控制過(guò)程中電磁閥和電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，例下圖：

（3）其他窗口

如參數(shù)設(shè)置窗口，在此窗口可以對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括液位上下限，權(quán)限密碼等，其它功能窗口不再詳述。

三 結(jié)束語(yǔ)

目前，我公司對(duì)此技改項(xiàng)目已投入應(yīng)用，運(yùn)行過(guò)程中除機(jī)械故障外，項(xiàng)目的軟件部分及主要自動(dòng)部件基本無(wú)故障，證明了此項(xiàng)目的可行性與易用性。并且此項(xiàng)目節(jié)約了大量的人力資源，解決了當(dāng)今企業(yè)用工難題，生產(chǎn)成本大幅下降。可作為化工液體制造類一個(gè)成功的案例。

2011－7－25

作者：王國(guó)慶

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