基于LabView的加熱爐循環(huán)水泵房控制系統設計

檢測與控制.機械研究與應用 .基于LabView的加熱爐循環(huán)水泵房控制系統設計潘雪寧,麥云飛,王靜悅(上海理工大學(xué)機械工程學(xué)院，上海20093)摘要:設計了基 于LabView的循環(huán)水泵房自動(dòng)控制的監控系統。上位機采用LabView, 下位機采用S7 -300。上位機LabView利用OPC和LabView中的DataSocket 實(shí)時(shí)通訊。它能夠控制水泵房各水泵的啟停,進(jìn)行故障、水位、壓力報警。這種方法在工業(yè)應用上有很好的代表性。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵房;S7 - 300PLC;LabView ;0PC中圍分類(lèi)號:TP212文獻標識碼:A文章編號:1006 - 4414(2010)06 -0079 -03Control system for the circulating pump house based on LabViewPan Xue - ning, Mai Yun - fei, Wang Jing - yue(School of mechanical engineering , Uniersity of shanghai for scienece and tehnology ,Shanghai 200093 , China)Abstract: An control system for the circulating pump house is designed by means of LabView. LabVicw is used as host com-puter, while the next - bit machine is S7 -300. OPC driven approach and DataSocket of LabView are used, PC and S7 - 300real - time communications are realized, and a reliable control system is achieved. It is capable of controling the all pumps,displaying the temperature, press and water lever of the circulating pump house. The system can display historical data and日chieve simple dynamic analysis. The methods are representative in the indutrial applications.Key words: eirculating pump house; S7 - 300; LabVIEW; OPC1.引言冷水池、凈循環(huán)水冷水池。各水管要求達到報警壓力工業(yè)發(fā)展到今天,工業(yè)控制已經(jīng)運用到各個(gè)領(lǐng)和流量時(shí)報警,且2.3.4、5號泵出水總管、加熱爐凈域。軋鋼廠(chǎng)中需要大量的冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻,而基環(huán)水回水總管、濁環(huán)水回水總管水溫范圍為10~于S7-300的PLC控制是已經(jīng)成型的可編程控制80C ,超出范圍報警。器,為循環(huán)水泵房提供可靠的、不間斷的控制。如圖1所示是整個(gè)水泵房的工作流程圖。其中循環(huán)冷卻水控制系統中采用LabView作為編程水泵和電動(dòng)蝶閥及水位由西門(mén)子的S7-300PLC控語(yǔ)言,它強大的圖形編程能力及可視化編程環(huán)境得到制。而操作畫(huà)面、報警處理和水位、溫度、流量的采集軟件開(kāi)發(fā)人員的青睞。能夠對水泵房的溫度、壓力、由LabView編程,并實(shí)時(shí)采集數據、歸檔。水位等參數顯示及超限報警功能, 并且它區別于組架染醬柔管態(tài)軟件的是可以更方便的實(shí)現歷史數據和實(shí)時(shí)數據的波形顯示和簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)分析功能,把LabView與PLC外部供水灣漿查.|水票相結合,具有很好的應用價(jià)值。| 系滎鎏環(huán)|以軋鋼廠(chǎng)循環(huán)水泵房為例，介紹使用上位機LabView控制下位機PLC的應用。|銎蟄漿蜜2工藝 流程介紹r濁環(huán)水熱水池水泵房設置6組水泵。1號水泵組為柴油機泵濁環(huán)水回水管組。2到5號泵組采用單級雙吸離心泵,采用兩用- -濁環(huán)水冷水池備。要求:工作泵因故跳閘時(shí),備用泵自動(dòng)投入運行;廠(chǎng)房濁環(huán)水給水管工作泵因故需停泵時(shí),備用泵投人運行正常后,再停.止工作泵;吸水井達到停泵水位時(shí)水泵自動(dòng)停止;電圖1 循環(huán)水泵房流程圖動(dòng)蝶閥需和水泵聯(lián)鎖。6號泵組為潛污泵,一用一備,要求根據水位開(kāi)停水泵。泵房屋頂設置3臺中溫中國煤化工清水組合型逆流式冷卻塔,3臺中溫污水組合型逆流YHCN M H G地控制和PLC聯(lián)式冷卻塔。水泵房共設置濁循環(huán)水熱水池、濁循環(huán)水動(dòng)控制。工控機監測、修改PLc控制參數,點(diǎn)動(dòng)控收稿日期:2010-09-12作者簡(jiǎn)介:潘雪寧(1985-) ,女,安徽馬鞍山人,在讀碩士。研究方向:機械測試控制?！?9.檢測與控制●機械研究與應用●制,實(shí)現實(shí)時(shí)監控和采集數據。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制警和控制相關(guān)泵閥。通過(guò)機房的“手自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)”進(jìn)行切換。上位機通泵控制程序需泵閥聯(lián)動(dòng)和備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。要過(guò)RS232串口與PLC通訊,分布式I/0通過(guò)PROFI-求泵啟動(dòng)延時(shí)60S后再開(kāi)電動(dòng)蝶閥,到達停泵水位，BUS-DP通訊。PLC為SIMATIC的S7-300,CPU先關(guān)蝶閥再關(guān)泵,以防水錘效應對水泵和蝶閥造成破是CPU318 -2 ,分布式V0使用ET200M。壞。同時(shí)水位控制水泵的停啟。對于分布很廣的系統,多采用分布式V0,可以4.3模擬量輸入精度提高放置在離執行機構很近的地方。通過(guò)PROFIBUS -由于測量時(shí),工況不同所需測量的模擬量精度不DP網(wǎng)絡(luò )與PLC通信,可以減少大量接線(xiàn)。同,有時(shí)測量誤差會(huì )變大,該問(wèn)題- -直被工廠(chǎng)所困擾。4下位機PLC控制思路簡(jiǎn)介為了改善這一情況,此次編程特加人SEC55功能模4.1 PROFIBUS - DP通信建立塊的調用。例如測量范圍為+ 10V時(shí),當被測變量絕PROFIBUS使用第1層、第2層和用戶(hù)接口層，對值小于2. 5V,改變模塊量程為+2.5V可以有效提主站直接通信為令牌方式,主站與從站之間用主從方高精度。式。物理層是第--層,每個(gè)DP從站輸入數據和輸出以下是程序中調用SFC55“WR_ PARM"的程序。數據最大為244B,使用屏蔽雙絞線(xiàn)電纜通信距離可CALL“WR_ PARM”達9.6km。數據鏈路層為第二層,規定總線(xiàn)存取控REQ: = M50.0 //用 M50.0觸發(fā)操作制數據安全性及傳輸協(xié)議和報文的處理。協(xié)議結構I0ID: = B#16#54 //輸人模塊的標示符如圖2所示。LADDR: = W#16#200 //輸人模塊的地址RECNUM: = B#16#1 //數據記錄號為 1RECORD: = P#DB30. DBX0. 0BYTE14 //指向P行觀(guān)L_ PA行規DB30中DR1的指針用戶(hù)腰Pl擴展功能RET_ VAL :MW52 //錯誤代碼返回值P基本功能BUSY: = M50.1應用層(7)現場(chǎng)總線(xiàn)館惠規范未使用AN M50.1 //如果操作完成(3)- (6)_R M50.0 //復位操作起動(dòng)信號現場(chǎng)總境信息規范調試時(shí)令M50. 0為1, DB30中數據記錄就被傳物理層(1)8-485光纖1EC1158-2到從站的模擬量輸人塊。圖2 PROFIBUS - DP協(xié)議結構5基于Labview控制系統通訊和編程4]LabView是直觀(guān)圖形化編程語(yǔ)言。它將軟件和所有的報文具有海明距離HD =4,即可以檢查各種不同的測量?jì)x器硬件及計算機集成到一起,建立出最多3個(gè)同時(shí)出錯的位。這是通過(guò)IEC870-5-1虛擬儀器系統。LabView 提供了大量的工具與函數的規定、選擇特殊的報文起始和終止標示符使用無(wú)用于數據采集、分析、顯示和存儲。這使得用戶(hù)可以間隙同步及使用奇偶校驗位和控制來(lái)實(shí)現的。出錯在數分鐘內完成一套從儀器連接、數據采集到分析、的報文至少被自動(dòng)重發(fā)一次。第2層的報文格式如.顯示和存儲的自動(dòng)化控制系統。本文介紹了一種在圖3所示。LabView 8.6平臺上開(kāi)發(fā)PC機和PLC實(shí)時(shí)監控的軟令牌報文件的編程方法,構建主從式虛擬儀器測控系統。. SD4DA SA5.1 上位機LabView畫(huà)面布局設計FDL狀志請求報文循環(huán)水泵房按工藝要求設計以下監視界面。SD1 ASAFFCSD循環(huán)水泵房總界面:實(shí)時(shí)顯示該環(huán)境監測點(diǎn)的水數據報文C SD2 TTLer ]SD2 IASFEDSAP JDUFcS ]泵和電機開(kāi)啟狀態(tài)和對水泵、冷卻塔啟?？刂?。實(shí)時(shí)監視各管道壓力和溫度。圖3 PROFIBUS 的報文結構警的中國煤化工顯示何種報警、報4.2程序思 路簡(jiǎn)介YHCNMHG位,當吸水井達到主程序按工藝區分:分別編寫(xiě)功能塊FC,并在組停泵水位,水泵運行停止?？棄K0B1中調用。功能塊主要分為三部分:泵閥互趨勢畫(huà)面:各水池顯示指定溫度的一小時(shí)趨勢曲鎖、聯(lián)動(dòng)控制;模擬量轉為數字量;水位、流量、溫度報線(xiàn)圖及監控子畫(huà)面歷史曲線(xiàn),可查詢(xún)十天內的任何時(shí)方數據檢測與控制.機械研究與應用段溫度監測點(diǎn)的溫度和水位的歷史曲線(xiàn)圖。介紹如何優(yōu)化。5.2 LabView與PlC通訊通道建立要在LabView中實(shí)現PC與PLC的實(shí)時(shí)通信,關(guān)鍵是如何在LabView中驅動(dòng)SIEMENS CP5611通訊Tir時(shí)ta5c圖卡。CP5611被驅動(dòng)后,PC機即通過(guò)CP5611與Pof-bus總線(xiàn)連接,從s7 - 300地址塊中讀出數據或往地址塊中寫(xiě)入數據。SIEMENS CP5611目前沒(méi)有出召LabView的驅動(dòng)程序,本文采取安裝SIEMENS的OPC Server應用程序,利用DateSocke函數將LabView作為0PC的客戶(hù)端進(jìn)行通訊。5.2.1 OPC 介紹圖4 LabView 程序后面板OPC是規范定義的標準接口,使得不同廠(chǎng)家之間軟硬件的集成易于實(shí)現，只要硬件開(kāi)發(fā)商提供LabView提供了豐富的按鍵控件功能,選擇任一OPC Server ,軟件人員無(wú)需編寫(xiě)低層的驅動(dòng)程序,通控件,右鍵,選擇properies IData Binding, 在Data過(guò)用戶(hù)軟件的OPC Client即可進(jìn)行數據交互。Binding selection下選擇Data Socket, Access type 中5.2.2 DataSocke 與OPC的通信[4)選擇是read only或write only 或read write ,Path中選DataSocket 技術(shù)是基于Microsoft COM和ActiveX擇OPC路徑,按OK,即可。以上功能相當于每個(gè)控,用于共享和發(fā)布實(shí)時(shí)數據,是-種易用的高性能數件0PC的地址,調用起來(lái)更方便,不用再需要大量的據交換編程接口。它是以自己特有的編碼格式傳輸For循環(huán)。各種類(lèi)型的數據如字符串、數字、布爾量以及波形等6結語(yǔ)- -起傳送。DataSocket 與OPC在體系上比較相似，加熱爐循環(huán)水處理要求安全可靠，采用基于二者結構上都是客戶(hù)機服務(wù)器模式,都為跨網(wǎng)絡(luò )傳LabView的PLC控制可以實(shí)現其自動(dòng)化程度高,且開(kāi)輸數據定義了各自的傳輸協(xié)議,并以URL的方式訪(fǎng)發(fā)周期短、人機界面友好等優(yōu)點(diǎn)。而采用LabView自向服務(wù)器數據項目。不同的協(xié)議采用不同的URL標帶的DataSocket與0PC通訊實(shí)時(shí)可靠。OPC作為數志。URL是DataSocket訪(fǎng)問(wèn)目標的唯-地址。訪(fǎng)問(wèn)據交換接口具有更好的可拓展性,將其他系統融合起格式為:ope: \Computer\OPCSever\lemName.來(lái),構成綜合監控系統。實(shí)現以PlC為核心的工業(yè)5.3圉形化編程語(yǔ)言控制 PLC的實(shí)現')控制系統的虛擬設計和調試。LabView通過(guò)Function Palette 的Data Communi-cation | DataSocket 面板下的打開(kāi)、讀寫(xiě)、關(guān)閉三個(gè)過(guò)參考文獻:程讀取或寫(xiě)人OPC數據。[1]西門(mén)子(中國)有限公 司自動(dòng)化與驅動(dòng)集團.深人線(xiàn)出西門(mén)子S7在DataSocket read. vi和DataSocket write. vi的編-300PLC[ M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,00.0寫(xiě)時(shí)-定要注意變量的設定，當讀寫(xiě)為布爾量時(shí)，2] 陳錫輝,張鍛鴻. labView 8.2程序設計從人門(mén)到精通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.type鏈接定義為布爾量,以此類(lèi)推。為了提高程序運[3] 張志,杜亞江,朱德橋.基于0PC技術(shù)的上位監控機與PlC的行效率，,在DataSocket open. vi時(shí)的timeout設置為-通信程序設計[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報.2008,28 (3):55 -58.1,在DataSocket read. i的timeout設置為100,這樣[4] Madalin Sedun Vlad, Valentin Srinlenin. Disance Poces Mo可以增大反映速率,也減少占用的內存°。nitoring Uing lsbVlEW Enionmen[ A]. Automation ,Qaliy end編程思路是按for循環(huán)不停地open OPC的每個(gè)Taing, Robovias (AQTR), IEEE Inenatiol Confrenee m變量的地址,在While大循環(huán)中采用事件結構激活該s] 王行奶,萬(wàn)偉,周 偉.基于LabVIEW與PLc之間通信接口設[C].2006.事件,讀或寫(xiě)PLC中變量的變化，達到實(shí)時(shí)監控和顯計[J].武權理工大學(xué)學(xué)報,2006.18(5):17 -21.示["(如圖4所示)。[6]楊琪文 .陳劍橋.于labVIEW的溫度參數測試系統設計[J].5.4 LabView 狀態(tài)機結構優(yōu)化程序以上編程會(huì )大量占用CPU,當再植人新的功能[7中國煤化工的測試系統特性分析能或者數據增多時(shí)會(huì )使整個(gè)程序處理數據變慢,以下YHC N MH G-27.●81●