尹春鵬，孫昌會(huì)

（鄭州市電子信息工程學(xué)校，河南 鄭州 450007）

1 主要研究?jī)?nèi)容

文章簡(jiǎn)單介紹了工業(yè)陶瓷烘房控制的相關(guān)知識(shí)，對(duì)本課題“工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)”進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與控制模塊，設(shè)備管理與控制，數(shù)據(jù)分析與繪制模塊，數(shù)據(jù)操作與維護(hù)模塊，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，用戶管理這六大模塊。

2 軟件需求

工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)要求能夠?qū)Χ鄠€(gè)陶瓷烘房的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、讀取，在微機(jī)控制端可以對(duì)點(diǎn)火，風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)行控制，對(duì)不同權(quán)限的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，保護(hù)系統(tǒng)的安全，對(duì)使用控制系統(tǒng)的用戶進(jìn)行嚴(yán)格的安全監(jiān)測(cè)，并能夠?qū)Σ杉瘻囟葦?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、讀取，數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)與備份，數(shù)據(jù)報(bào)表的打印，能夠?qū)θ藛T進(jìn)行管理，對(duì)交接班進(jìn)行記錄。能夠與多種PLC通訊運(yùn)行，提供基本的微機(jī)系統(tǒng)功能。能夠?qū)Σ杉芷冢瑫r(shí)間參數(shù)，口令設(shè)置與修改，打印機(jī)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置。

工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)上述需求，需要實(shí)現(xiàn)兩部分的功能，①?gòu)南挛粰C(jī)數(shù)據(jù)采集，用來(lái)采集陶瓷烘房當(dāng)前的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；②上位機(jī)的軟件部分，對(duì)從下位機(jī)上采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的功能。

由于本系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所用的開(kāi)發(fā)軟件成本不高，所用的開(kāi)發(fā)人員不多。所要運(yùn)行的平臺(tái)對(duì)硬件要求也不高。所以本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)所用的成本就很低，加上本系統(tǒng)可以長(zhǎng)期使用，那么它的投資效益比遠(yuǎn)大于100%，所以在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

3 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集與控制模塊中核心技術(shù)是借鑒計(jì)算機(jī)高級(jí)編程中的多線程的思想來(lái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，在PLC中可以設(shè)計(jì)多個(gè)循環(huán)任務(wù)，它類(lèi)似于高級(jí)語(yǔ)言的線程，每個(gè)循環(huán)任務(wù)程序都可以它自己的運(yùn)行內(nèi)存、句柄和系統(tǒng)資源。

系統(tǒng)核心模塊程序由5個(gè)循環(huán)任務(wù)程序構(gòu)成：PLC調(diào)度控制管理任務(wù)程序、協(xié)議宏外設(shè)通訊任務(wù)程序、數(shù)據(jù)處理任務(wù)程序、數(shù)據(jù)存取任務(wù)程序和數(shù)據(jù)顯示任務(wù)程序。

通過(guò)OMRONCPM2AH板卡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與輸入輸出，并在將這些數(shù)據(jù)通過(guò)特殊的通訊協(xié)議傳給上位機(jī)軟件。

4 軟件管理

為了達(dá)到需求，為了能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析與繪制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的繪制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與繪制模塊，根據(jù)當(dāng)前溫度狀況選擇點(diǎn)火，或是開(kāi)關(guān)風(fēng)機(jī)進(jìn)行溫度的控制來(lái)確保陶瓷烘房合適溫度，設(shè)置設(shè)備管理和控制模塊。通過(guò)數(shù)據(jù)采集周期等設(shè)置進(jìn)一步控制陶瓷烘房正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)溫度曲線，動(dòng)態(tài)記錄，模擬顯示。為了實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，能夠保存讀取溫度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與恢復(fù)，能夠進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)曲線的報(bào)表打印，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與恢復(fù)，能夠進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)曲線的報(bào)表打印，設(shè)置數(shù)據(jù)操作與維護(hù)模塊。還需要在上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)用戶管理模塊，通過(guò)對(duì)工作人員權(quán)限的分配，使系統(tǒng)更加安全保密，并實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的人員管理。

5 系統(tǒng)運(yùn)行要求

系統(tǒng)軟件：Win9x/Me/NT/2000/XP。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：DBMS。

硬件要求：奔騰200Mhz以上；內(nèi)存：128M以上。

6 功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)整體被劃分了六大模塊：數(shù)據(jù)采集與控制、設(shè)備管理與控制、數(shù)據(jù)分析與繪制、數(shù)據(jù)操作與維護(hù)、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、用戶管理模塊。

（1）數(shù)據(jù)采集與控制模塊：本模塊對(duì)陶瓷烘房溫度，濕度等參數(shù)進(jìn)行采集檢測(cè)，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制點(diǎn)火，開(kāi)關(guān)風(fēng)機(jī)，進(jìn)行溫度和濕度的控制。

（2）設(shè)備管理與控制模塊：本模塊是上位機(jī)軟件中對(duì)點(diǎn)火和開(kāi)關(guān)風(fēng)機(jī)的手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，實(shí)際上還是PLC系統(tǒng)控制設(shè)備的開(kāi)關(guān)。

（3）數(shù)據(jù)分析與繪制模塊：本模塊通過(guò)與PLC系統(tǒng)通訊，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，進(jìn)行跟蹤曲線顯示，動(dòng)態(tài)顯示各烘房溫度動(dòng)態(tài)，并且能夠動(dòng)態(tài)的繪制與顯示溫度動(dòng)態(tài)曲線。

（4）數(shù)據(jù)操作與維護(hù)模塊：本模塊對(duì)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行瀏覽，存儲(chǔ)，編輯。并且能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，清除，恢復(fù)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行打印。

（5）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊：本模塊能夠?qū)ι衔粰C(jī)軟件進(jìn)行人性化設(shè)置，能夠?qū)?shù)據(jù)的采集周期，曲線刷新周期進(jìn)行設(shè)置，儀表設(shè)置參數(shù)，能夠?qū)Σ煌腜LC控制系統(tǒng)進(jìn)行配置，增加了系統(tǒng)的兼容性，更加方便使用。打印機(jī)設(shè)置能夠?qū)Υ蛴?shù)進(jìn)行設(shè)置，使打印格式符合一致。

（6）用戶管理模塊：能夠?qū)θ藛T進(jìn)行添加刪除，通訊錄進(jìn)行管理，進(jìn)行口令設(shè)置，給不同的用戶分配不同的權(quán)限，保證了系統(tǒng)的安全性。

7 PLC控制系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)

根據(jù)陶瓷烘房控制總體特點(diǎn)，可將各個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的實(shí)體進(jìn)行集中管理，設(shè)計(jì)成由若干個(gè)溫區(qū)形成分布式控制系統(tǒng)，也就是將整個(gè)系統(tǒng)控制分割成若干子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)由多個(gè)控制器下位機(jī)來(lái)負(fù)責(zé)具體的控制工作，操作人員使用該子系統(tǒng)中的集中操作站，一覽整個(gè)系統(tǒng)情況，并可參與各個(gè)子系統(tǒng)的控制運(yùn)行，監(jiān)視各個(gè)控制站的報(bào)警和故障處理進(jìn)程。

整個(gè)系統(tǒng)核心部分由一臺(tái)功能強(qiáng)大的PLC（又稱(chēng)上位機(jī)）與終端顯示設(shè)備、多個(gè)下位控制器（又稱(chēng)下位機(jī)）組成。其中上位機(jī)與多個(gè)下位調(diào)節(jié)器是通過(guò)RS485總線形成的一個(gè)功能強(qiáng)大的異步協(xié)議宏通訊網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)下位機(jī)具體控制點(diǎn)火開(kāi)關(guān)或者風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān)。

本系統(tǒng)通過(guò)下位機(jī)采集陶瓷烘房的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的通訊協(xié)議與上位機(jī)軟件進(jìn)行通訊，上位機(jī)可以控制多個(gè)陶瓷烘房，對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析繪制，比較簡(jiǎn)單，從理論上采用這種結(jié)構(gòu)是可行的。

由于以前沒(méi)有接觸過(guò)工業(yè)方面的東西，總是感覺(jué)十分棘手，所以不是輕而易舉就可以完成的，同時(shí)也花費(fèi)了大量時(shí)間和精力。本文研究的是“工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)”，研究過(guò)程嚴(yán)格按照軟件工程的軟件設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行的。從需求分析，到功能模塊設(shè)計(jì)，最后到系統(tǒng)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)及具體實(shí)施，整個(gè)過(guò)程比較細(xì)致。在個(gè)人看來(lái)，此系統(tǒng)具有很大的實(shí)用性，對(duì)于現(xiàn)實(shí)的工業(yè)加工方面有一定的作用。