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Profibus在水電站狀態(tài)監測中的應用

作者： 時(shí)間：2016-12-19 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
　 上位機監控程序設計
　　上位機是指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機，一般是PC,屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機，一般是PLC/單片機之類(lèi)的。上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根據此命令解釋成相應時(shí)序信號直接控制相應設備。下位機不時(shí)讀取設備狀態(tài)數據（一般為模擬量），轉換成數字信號反饋給上位機。簡(jiǎn)言之如此，實(shí)際情況千差萬(wàn)別，但萬(wàn)變不離其宗：上下位機都需要編程，都有專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)系統。
　　本文利用監控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)上位機監控程序，監控組態(tài)軟件是面向監控和數據采集的軟件平臺工具，本系統選用西門(mén)子公司的WINCC組態(tài)軟件來(lái)完成監控畫(huà)面的組態(tài)，數據庫的建立以及生產(chǎn)報表的形成，系統用戶(hù)管理等。
　?。?）監控界面開(kāi)發(fā)
　　本系統開(kāi)發(fā)的人機界面主要有以下幾部分。l、水電廠(chǎng)實(shí)際運行主界面：根據運行現場(chǎng)的實(shí)際，動(dòng)態(tài)顯示水電廠(chǎng)實(shí)際運行隋況。2、監控界面：根據生產(chǎn)要求，組態(tài)監控界面，包括運行方式、溫度和壓力的越限報警、導葉開(kāi)度、閥門(mén)開(kāi)度、有功、無(wú)功、水頭等。3、報表生成以及數據查詢(xún)界面：根據要求，自動(dòng)生成生產(chǎn)報表，包括值班報表、日報表、月報表，輸出查詢(xún)主要設置按時(shí)間隨機查詢(xún)任何一個(gè)時(shí)間段內的運行數據。
　?。?）數據庫的建立和用戶(hù)管理
　　實(shí)時(shí)數據庫是本系統的核心，也是應用系統的數據處理中心，系統各部分均以實(shí)時(shí)數據庫為數據公用區，進(jìn)行數據交換、數據處理和實(shí)現數據的可視化處理。數據庫的建立主要包括數據對象的建立和數據對象屬性設置兩部分；用戶(hù)管理主要用于設置系統的操作權限，因此對系統的操作權限提出了較高的要求，操作權限分工程師和操作員等級別，系統啟動(dòng)和退出、運行參數的給定等必須具有相應的操作權限。
　　PLC軟件設計
　　PLC 可編程邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。
　　本系統采用SIMATICS7-300的配套編程工具STEP7完成硬件組態(tài)、參數設置、PLC程序編制、測試、調試和文檔處理。
　?。?）網(wǎng)絡(luò )硬件組態(tài)
　　本監控系統是基于Profibus-DP的一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )，在STEP7中，必須進(jìn)行硬件網(wǎng)絡(luò )組態(tài)。如本系統的兩個(gè)SIMATIC 300站，兩個(gè)SIMATIC PC Station,還要插入對象Profibus-DP,對于每個(gè)不同的對象，可以打開(kāi)本對象的屙陛對話(huà)框，設置相應的屬性。對于每個(gè)對象，還必須進(jìn)行硬件組態(tài)，如SIMATIC 300的機架、CPU模塊、電源模塊和輸入輸出模塊（I/O）等；
　?。?）PLC控制程序設計
　　通常，用戶(hù)程序由組織塊（OB）、功能塊和數據構成。其中，OB是系統操作程序與應用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運行，FB、FC是用戶(hù)子程序，DB是用戶(hù)定義的用于存取數據的存儲區，本系統中它是上位機監控軟件與STEP7程序的數據接口點(diǎn)。
　　基于$7-300 PLC的編程軟件STEP7是利用模塊化程序設計方法，由于其中許多模塊功能相近，只是參數不同，實(shí)現了代碼重用，大大簡(jiǎn)化了軟件的開(kāi)發(fā)和維護。
　　 通信程序的設計
　　通信程序主要包括上位機和PLC之間的通信，PLC對被控對象的控制程序，上位機和遠程調試的通信三個(gè)方面。
　?。?）上位機和PLC之間的通信
　　根據前面的硬件設計，上位機和PLC之間通過(guò)網(wǎng)卡CP5613進(jìn)行通信，因此在WINCC軟件設計中，進(jìn)行設備組態(tài)。從設備箱中選擇相應的設備，進(jìn)行屬性設置，主要包括基本屬性、通道連接、設備調試、數據處理四個(gè)屬性頁(yè)，編寫(xiě)響應的腳本程序，實(shí)現上位機和PLC之間的通信。
　?。?）PLC對被控對象的控制程序
　　為了實(shí)現對被控對象的控制，必須對PLC編寫(xiě)相應的控制程序，實(shí)現PLC和被控對象之間的數據傳輸，在STEP7中完成硬件網(wǎng)絡(luò )組態(tài)，為被控對象分配網(wǎng)絡(luò )地址；在組織塊OB中選用SFC14"DPRD-DAT"系統功能塊，編寫(xiě)程序，實(shí)現PLC對被控對象數據的讀??；通過(guò)調用SFC15"DPWR-DAT"系統功能塊實(shí)現向與被控對象相應的模塊寫(xiě)數據。
　?。?）上位機和遠程調度的通信
　　為了把機組的實(shí)際隋況及時(shí)傳送到遠程調試部門(mén)，以及把遠程調度的命令及時(shí)傳送到上位機，需要將t位機和遠程調度聯(lián)系起來(lái)。本系統中采用工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現上位機和遠程調度間的通[4].
　　目前，PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)以它先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢，得到了廣泛地應用，本文就是對現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)使用的嘗試。在系統軟件設計中，利用了當前比較流行的監控組態(tài)軟件WINCC進(jìn)行上位機監控系統設計，大大節省了系統的開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高了系統的可靠性、通用性及可擴充性，大大簡(jiǎn)化了軟件的開(kāi)發(fā)和維護工作。通過(guò)Profibus-DP總線(xiàn)，主站與從站機（機組控制系統）構成了一個(gè)結構簡(jiǎn)單、應用靈活的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )。本系統具有較高的性能價(jià)格比，并能根據實(shí)際要求進(jìn)行擴充。
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