現場(chǎng)總線(xiàn)在冷庫監控系統中的應用

2.3 系統主要功能

（1）實(shí)現對壓縮機、氨泵、風(fēng)機、沖霜等制冷設備的全過(guò)程控制。
（2）實(shí)時(shí)顯示制冷系統的主要工藝參數（如溫度、壓力、風(fēng)機電流等）。
（3）動(dòng)態(tài)模擬顯示各設備運行情況（如壓縮機的起停、低壓循環(huán)桶液位的高低等）。
（4）可手動(dòng)或自動(dòng)巡檢六個(gè)冷庫的溫度，并可以根據實(shí)際需要通過(guò)上位機鍵盤(pán)對溫度、壓力等進(jìn)行參數設置和修改。
（5）溫度、壓力、電流等參數超限值的在線(xiàn)檢測和報警。
（6）各種生產(chǎn)管理報表的自動(dòng)生成、數據查詢(xún)和打印。

3、軟件設計

3.1 PLC程序設計

STEP7軟件采用模塊化結構編程，整個(gè)冷庫的控制程序由OB組織塊、FC功能塊和DB數據塊構成。組織塊OB是系統操作程序與用戶(hù)應用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運行。不同的OB有不同的功能。本設計中組織塊有OB1、 OB82、 OB84、 OB86、 OB87、 OBl00、OBl22。OB1是用作主程序循環(huán)的，它用來(lái)設計主循環(huán)程序的結構；OB82是診斷中斷程序，診斷接收來(lái)自有診斷能力的模塊（如：模擬輸入模塊）；OB84是CPU硬件故障中斷，OB86是機架錯誤中斷，OB87通信錯誤中斷；OBl00屬于啟動(dòng)組織塊，是暖啟動(dòng)用的；OBl22是訪(fǎng)問(wèn)錯誤組織塊，屬于故障處理組織塊。OB1是主程序，主要完成系統初始化、初始參數設定、調用子程序。FC是自定義子程序塊，包括壓縮機控制、冷風(fēng)機控制、低壓循環(huán)桶液位控制、沖霜控制、故障處理、數據采集與處理等功能塊。各功能子程序對相關(guān)事件的聯(lián)系和處理靠主程序OBl調用，其程序結構如圖3所示。

在程序編寫(xiě)過(guò)程中，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題的處理：

（1）溫度采集和處理 庫房的實(shí)際溫度值通過(guò)溫度傳感器的采集送人PLC的模擬量輸入模塊中，此時(shí)，經(jīng)過(guò)A／D轉換，該溫度值變成無(wú)量綱的數字量，要在上位機中把該數字量顯示成有量綱的實(shí)際溫度值，必須經(jīng)過(guò)程序計算和轉換，才能變成有量綱的值被顯示出來(lái)。同時(shí)，傳感器采集到的溫度信號在極短的時(shí)間內可能會(huì )受到干擾信號的作用而出現誤差，從而會(huì )導致冷風(fēng)機和冷卻液閥的誤動(dòng)作。為了避免干擾，采用在10s時(shí)間內采集六個(gè)實(shí)際溫度值，通過(guò)程序計算其平均值，然后用平均溫度值去控制風(fēng)機和冷卻閥的起停，從而有效地避免了干擾。

（2）數據塊DB的設計 數據塊DB用來(lái)存放用戶(hù)程序運行所需的大量數據或變量，它也是實(shí)現各程序塊之間交換、傳遞和共享數據的重要途徑。在制冷監控系統中，上位機和下位機的通信主要通過(guò)讀取和改變下位機的DB塊來(lái)實(shí)現的。該系統一共設計了九個(gè)DB塊，分別表示實(shí)際溫度數據塊、設定溫度數據塊、電流數據塊、液位數據塊、實(shí)際壓力數據塊、設定壓力數據塊、除霜數據塊、報警數據塊和各種閥門(mén)開(kāi)啟數據塊。通過(guò)讀取下位機的DB塊，在上位機中顯示對應的實(shí)際溫度值、冷風(fēng)機開(kāi)閉狀態(tài)等；通過(guò)改變下位機相應DB塊中的數據，如改變某一庫房的設定溫度，就可以改變DB塊中的值，從而控制壓縮機、風(fēng)機等設備起停。

3.2 組態(tài)軟件的設計

組態(tài)軟件采用北京亞控公司的組態(tài)王。該軟件通過(guò)S7—300采集制冷過(guò)程中的各種工藝參數，在上位機上實(shí)時(shí)監控風(fēng)機的狀態(tài)（運行、停止、故障）、低壓循環(huán)桶的液位、各種電磁閥的動(dòng)作變化過(guò)程，使操作人員很直觀(guān)地了解系統的工作狀況。還可以利用數據、圖表、棒圖和趨勢圖等方式顯示溫度、壓力、電流、給定調節量和故障狀態(tài)等動(dòng)態(tài)參數。根據監控系統的要求，共組態(tài)出八類(lèi)30個(gè)畫(huà)面，包括冷庫及制冷站內各機組工作狀態(tài)模擬畫(huà)面、整個(gè)系統內各現場(chǎng)監控單元的工作情況畫(huà)面、查詢(xún)、監控及手動(dòng)操作等工作權限畫(huà)面、當前值記錄和歷史記錄及參數值的保存和打印畫(huà)面、歷史曲線(xiàn)畫(huà)面、報警窗口畫(huà)面和報表管理畫(huà)面等。操作工人能方便地利用鼠標或鍵盤(pán)，根據菜單和對話(huà)框上的提示，完成各個(gè)界面的切換。

4、結束語(yǔ)

在對冷庫進(jìn)行自動(dòng)化設計過(guò)程中，利用PLC通過(guò)Profibus—DP現場(chǎng)總線(xiàn)，構建高性能的工業(yè)現場(chǎng)局域網(wǎng)，實(shí)現對冷庫生產(chǎn)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò )化監控，減少了大量布線(xiàn)，提高了系統的準確性與可靠性。由于現場(chǎng)總線(xiàn)設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時(shí)，由于系統的結構簡(jiǎn)化，設備與連線(xiàn)減少，現場(chǎng)儀表內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化和功能模塊化，因而還具有設計簡(jiǎn)單，易于重構等優(yōu)點(diǎn)。