檢測與控制.機械研究與應(yīng)用 .基于LabView的加熱爐循環(huán)水泵房控制系統(tǒng)設(shè)計潘雪寧,麥云飛,王靜悅(上海理工大學機械工程學院，上海20093)摘要:設(shè)計了基 于LabView的循環(huán)水泵房自動控制的監(jiān)控系統(tǒng)。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 實時通訊。它能夠控制水泵房各水泵的啟停,進行故障、水位、壓力報警。這種方法在工業(yè)應(yīng)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)運用到各個領(lǐng)和流量時報警,且2.3.4、5號泵出水總管、加熱爐凈域。軋鋼廠中需要大量的冷卻水進行循環(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所示是整個水泵房的工作流程圖。其中循環(huán)冷卻水控制系統(tǒng)中采用LabView作為編程水泵和電動蝶閥及水位由西門子的S7-300PLC控語言,它強大的圖形編程能力及可視化編程環(huán)境得到制。而操作畫面、報警處理和水位、溫度、流量的采集軟件開發(fā)人員的青睞。能夠?qū)λ梅康臏囟?、壓力、由LabView編程,并實時采集數(shù)據(jù)、歸檔。水位等參數(shù)顯示及超限報警功能, 并且它區(qū)別于組架染醬柔管態(tài)軟件的是可以更方便的實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的波形顯示和簡單動態(tài)分析功能,把LabView與PLC外部供水灣漿查.|水票相結(jié)合,具有很好的應(yīng)用價值。| 系滎鎏環(huán)|以軋鋼廠循環(huán)水泵房為例，介紹使用上位機LabView控制下位機PLC的應(yīng)用。|銎蟄漿蜜2工藝 流程介紹r濁環(huán)水熱水池水泵房設(shè)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,備用泵自動投入運行;廠房濁環(huán)水給水管工作泵因故需停泵時,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水泵自動停止;電圖1 循環(huán)水泵房流程圖動蝶閥需和水泵聯(lián)鎖。6號泵組為潛污泵,一用一備,要求根據(jù)水位開停水泵。泵房屋頂設(shè)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(shè)置濁循環(huán)水熱水池、濁循環(huán)水動控制。工控機監(jiān)測、修改PLc控制參數(shù),點動控收稿日期:2010-09-12作者簡介: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(yīng)用●制,實現(xiàn)實時監(jiān)控和采集數(shù)據(jù)。手動控制和自動控制警和控制相關(guān)泵閥。通過機房的“手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)”進行切換。上位機通泵控制程序需泵閥聯(lián)動和備用泵自動啟動。要過RS232串口與PLC通訊,分布式I/0通過PROFI-求泵啟動延時60S后再開電動蝶閥,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(yīng)對水泵和蝶閥造成破是CPU318 -2 ,分布式V0使用ET200M。壞。同時水位控制水泵的停啟。對于分布很廣的系統(tǒng),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(zhí)行機構(gòu)很近的地方。通過PROFIBUS -由于測量時,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。同,有時測量誤差會變大,該問題- -直被工廠所困擾。4下位機PLC控制思路簡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(diào)用。例如測量范圍為+ 10V時,當被測變量絕PROFIBUS使用第1層、第2層和用戶接口層，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DP從站輸入數(shù)據(jù)和輸出以下是程序中調(diào)用SFC55“WR_ PARM"的程序。數(shù)據(jù)最大為244B,使用屏蔽雙絞線電纜通信距離可CALL“WR_ PARM”達9.6km。數(shù)據(jù)鏈路層為第二層,規(guī)定總線存取控REQ: = M50.0 //用 M50.0觸發(fā)操作制數(shù)據(jù)安全性及傳輸協(xié)議和報文的處理。協(xié)議結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)記錄號為 1RECORD: = P#DB30. DBX0. 0BYTE14 //指向P行觀L_ PA行規(guī)DB30中DR1的指針用戶腰Pl擴展功能RET_ VAL :MW52 //錯誤代碼返回值P基本功能BUSY: = M50.1應(yīng)用層(7)現(xiàn)場總線館惠規(guī)范未使用AN M50.1 //如果操作完成(3)- (6)_R M50.0 //復位操作起動信號現(xiàn)場總境信息規(guī)范調(diào)試時令M50. 0為1, DB30中數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)5基于Labview控制系統(tǒng)通訊和編程4]LabView是直觀圖形化編程語言。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儀器硬件及計算機集成到一起,建立出最多3個同時出錯的位。這是通過IEC870-5-1虛擬儀器系統(tǒng)。LabView 提供了大量的工具與函數(shù)的規(guī)定、選擇特殊的報文起始和終止標示符使用無用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示和存儲。這使得用戶可以間隙同步及使用奇偶校驗位和控制來實現(xiàn)的。出錯在數(shù)分鐘內(nèi)完成一套從儀器連接、數(shù)據(jù)采集到分析、的報文至少被自動重發(fā)一次。第2層的報文格式如.顯示和存儲的自動化控制系統(tǒng)。本文介紹了一種在圖3所示。LabView 8.6平臺上開發(fā)PC機和PLC實時監(jiān)控的軟令牌報文件的編程方法,構(gòu)建主從式虛擬儀器測控系統(tǒng)。. SD4DA SA5.1 上位機LabView畫面布局設(shè)計FDL狀志請求報文循環(huán)水泵房按工藝要求設(shè)計以下監(jiān)視界面。SD1 ASAFFCSD循環(huán)水泵房總界面:實時顯示該環(huán)境監(jiān)測點的水數(shù)據(jù)報文C SD2 TTLer ]SD2 IASFEDSAP JDUFcS ]泵和電機開啟狀態(tài)和對水泵、冷卻塔啟?？刂啤崟r監(jiān)視各管道壓力和溫度。圖3 PROFIBUS 的報文結(jié)構(gòu)警的中國煤化工顯示何種報警、報4.2程序思 路簡介YHCNMHG位,當吸水井達到主程序按工藝區(qū)分:分別編寫功能塊FC,并在組停泵水位,水泵運行停止?？棄K0B1中調(diào)用。功能塊主要分為三部分:泵閥互趨勢畫面:各水池顯示指定溫度的一小時趨勢曲鎖、聯(lián)動控制;模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量;水位、流量、溫度報線圖及監(jiān)控子畫面歷史曲線,可查詢十天內(nèi)的任何時方數(shù)據(jù)檢測與控制.機械研究與應(yīng)用段溫度監(jiān)測點的溫度和水位的歷史曲線圖。介紹如何優(yōu)化。5.2 LabView與PlC通訊通道建立要在LabView中實現(xiàn)PC與PLC的實時通信,關(guān)鍵是如何在LabView中驅(qū)動SIEMENS CP5611通訊Tir時ta5c圖卡。CP5611被驅(qū)動后,PC機即通過CP5611與Pof-bus總線連接,從s7 - 300地址塊中讀出數(shù)據(jù)或往地址塊中寫入數(shù)據(jù)。SIEMENS CP5611目前沒有出召LabView的驅(qū)動程序,本文采取安裝SIEMENS的OPC Server應(yīng)用程序,利用DateSocke函數(shù)將LabView作為0PC的客戶端進行通訊。5.2.1 OPC 介紹圖4 LabView 程序后面板OPC是規(guī)范定義的標準接口,使得不同廠家之間軟硬件的集成易于實現(xiàn)，只要硬件開發(fā)商提供LabView提供了豐富的按鍵控件功能,選擇任一OPC Server ,軟件人員無需編寫低層的驅(qū)動程序,通控件,右鍵,選擇properies IData Binding, 在Data過用戶軟件的OPC Client即可進行數(shù)據(jù)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控,用于共享和發(fā)布實時數(shù)據(jù),是-種易用的高性能數(shù)件0PC的地址,調(diào)用起來更方便,不用再需要大量的據(jù)交換編程接口。它是以自己特有的編碼格式傳輸For循環(huán)。各種類型的數(shù)據(jù)如字符串、數(shù)字、布爾量以及波形等6結(jié)語- -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(jié)構(gòu)上都是客戶機服務(wù)器模式,都為跨網(wǎng)絡(luò)傳LabView的PLC控制可以實現(xiàn)其自動化程度高,且開輸數(shù)據(jù)定義了各自的傳輸協(xié)議,并以URL的方式訪發(fā)周期短、人機界面友好等優(yōu)點。而采用LabView自向服務(wù)器數(shù)據(jù)項目。不同的協(xié)議采用不同的URL標帶的DataSocket與0PC通訊實時可靠。OPC作為數(shù)志。URL是DataSocket訪問目標的唯-地址。訪問據(jù)交換接口具有更好的可拓展性,將其他系統(tǒng)融合起格式為:ope: \Computer\OPCSever\lemName.來,構(gòu)成綜合監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)以PlC為核心的工業(yè)5.3圉形化編程語言控制 PLC的實現(xiàn)')控制系統(tǒng)的虛擬設(shè)計和調(diào)試。LabView通過Function Palette 的Data Communi-cation | DataSocket 面板下的打開、讀寫、關(guān)閉三個過參考文獻:程讀取或?qū)懭薕PC數(shù)據(jù)。[1]西門子(中國)有限公 司自動化與驅(qū)動集團.深人線出西門子S7在DataSocket read. vi和DataSocket write. vi的編-300PLC[ M].北京:北京航空航天大學出版社,00.0寫時-定要注意變量的設(shè)定，當讀寫為布爾量時，2] 陳錫輝,張鍛鴻. labView 8.2程序設(shè)計從人門到精通[M].北京:清華大學出版社,2005.type鏈接定義為布爾量,以此類推。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(jiān)控機與PlC的行效率，,在DataSocket open. vi時的timeout設(shè)置為-通信程序設(shè)計[J].蘭州交通大學學報.2008,28 (3):55 -58.1,在DataSocket read. i的timeout設(shè)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(nèi)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Taing, Robovias (AQTR), IEEE Inenatiol Confrenee m變量的地址,在While大循環(huán)中采用事件結(jié)構(gòu)激活該s] 王行奶,萬偉,周 偉.基于LabVIEW與PLc之間通信接口設(shè)[C].2006.事件,讀或?qū)慞LC中變量的變化，達到實時監(jiān)控和顯計[J].武權(quán)理工大學學報,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(shù)測試系統(tǒng)設(shè)計[J].5.4 LabView 狀態(tài)機結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序以上編程會大量占用CPU,當再植人新的功能[7中國煤化工的測試系統(tǒng)特性分析能或者數(shù)據(jù)增多時會使整個程序處理數(shù)據(jù)變慢,以下YHC N MH G-27.●81●