檢測(cè)與控制.機(jī)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(jì)潘雪寧,麥云飛,王靜悅(上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海20093)摘要:設(shè)計(jì)了基 于LabView的循環(huán)水泵房自動(dòng)控制的監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)采用LabView, 下位機(jī)采用S7 -300。上位機(jī)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(bào)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(hào):TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(dá)到報(bào)警壓力工業(yè)發(fā)展到今天,工業(yè)控制已經(jīng)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)和流量時(shí)報(bào)警,且2.3.4、5號(hào)泵出水總管、加熱爐凈域。軋鋼廠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(bào)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(tǒng)中采用LabView作為編程水泵和電動(dòng)蝶閥及水位由西門子的S7-300PLC控語(yǔ)言,它強(qiáng)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(bào)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(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、歸檔。水位等參數(shù)顯示及超限報(bào)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(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)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(jié)合,具有很好的應(yīng)用價(jià)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(jī)LabView控制下位機(jī)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(hào)水泵組為柴油機(jī)泵濁環(huán)水回水管組。2到5號(hào)泵組采用單級(jí)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(yùn)行;廠房濁環(huán)水給水管工作泵因故需停泵時(shí),備用泵投人運(yùn)行正常后,再停.止工作泵;吸水井達(dá)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(hào)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(tái)中溫中國(guó)煤化工清水組合型逆流式冷卻塔,3臺(tái)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(dòng)控制。工控機(jī)監(jiān)測(cè)、修改PLc控制參數(shù),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(jī)械測(cè)試控制。●79.檢測(cè)與控制●機(jī)械研究與應(yīng)用●制,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集數(shù)據(jù)。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制警和控制相關(guān)泵閥。通過機(jī)房的“手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)”進(jìn)行切換。上位機(jī)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RS232串口與PLC通訊,分布式I/0通過PROFI-求泵啟動(dòng)延時(shí)60S后再開電動(dòng)蝶閥,到達(dá)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(duì)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(duì)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(jī)構(gòu)很近的地方。通過PROFIBUS -由于測(cè)量時(shí),工況不同所需測(cè)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(shí)測(cè)量誤差會(huì)變大,該問題- -直被工廠所困擾。4下位機(jī)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(diào)用。例如測(cè)量范圍為+ 10V時(shí),當(dāng)被測(cè)變量絕PROFIBUS使用第1層、第2層和用戶接口層，對(duì)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(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(dá)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(bào)文的處理。協(xié)議結(jié)構(gòu)I0ID: = B#16#54 //輸人模塊的標(biāo)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(hào)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(kuò)展功能RET_ VAL :MW52 //錯(cuò)誤代碼返回值P基本功能BUSY: = M50.1應(yīng)用層(7)現(xiàn)場(chǎng)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(fù)位操作起動(dòng)信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)總境信息規(guī)范調(diào)試時(shí)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(yǔ)言。它將軟件和所有的報(bào)文具有海明距離HD =4,即可以檢查各種不同的測(cè)量?jī)x器硬件及計(jì)算機(jī)集成到一起,建立出最多3個(gè)同時(shí)出錯(cuò)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(bào)文起始和終止標(biāo)示符使用無用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示和存儲(chǔ)。這使得用戶可以間隙同步及使用奇偶校驗(yàn)位和控制來實(shí)現(xiàn)的。出錯(cuò)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(bào)文至少被自動(dòng)重發(fā)一次。第2層的報(bào)文格式如.顯示和存儲(chǔ)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。本文介紹了一種在圖3所示。LabView 8.6平臺(tái)上開發(fā)PC機(jī)和PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控的軟令牌報(bào)文件的編程方法,構(gòu)建主從式虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)。. SD4DA SA5.1 上位機(jī)LabView畫面布局設(shè)計(jì)FDL狀志請(qǐng)求報(bào)文循環(huán)水泵房按工藝要求設(shè)計(jì)以下監(jiān)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(jiān)測(cè)點(diǎn)的水?dāng)?shù)據(jù)報(bào)文C SD2 TTLer ]SD2 IASFEDSAP JDUFcS ]泵和電機(jī)開啟狀態(tài)和對(duì)水泵、冷卻塔啟?？刂啤?shí)時(shí)監(jiān)視各管道壓力和溫度。圖3 PROFIBUS 的報(bào)文結(jié)構(gòu)警的中國(guó)煤化工顯示何種報(bào)警、報(bào)4.2程序思 路簡(jiǎn)介YHCNMHG位,當(dāng)吸水井達(dá)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(yùn)行停止。織塊0B1中調(diào)用。功能塊主要分為三部分:泵閥互趨勢(shì)畫面:各水池顯示指定溫度的一小時(shí)趨勢(shì)曲鎖、聯(lián)動(dòng)控制;模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量;水位、流量、溫度報(bào)線圖及監(jiān)控子畫面歷史曲線,可查詢十天內(nèi)的任何時(shí)方數(shù)據(jù)檢測(cè)與控制.機(jī)械研究與應(yīng)用段溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)PC與PLC的實(shí)時(shí)通信,關(guān)鍵是如何在LabView中驅(qū)動(dòng)SIEMENS CP5611通訊Tir時(shí)ta5c圖卡。CP5611被驅(qū)動(dòng)后,PC機(jī)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(dòng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)接口,使得不同廠家之間軟硬件的集成易于實(shí)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(dòng)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(jìn)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(dāng)于每個(gè)控,用于共享和發(fā)布實(shí)時(shí)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(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(jié)構(gòu)上都是客戶機(jī)服務(wù)器模式,都為跨網(wǎng)絡(luò)傳LabView的PLC控制可以實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)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(jī)界面友好等優(yōu)點(diǎn)。而采用LabView自向服務(wù)器數(shù)據(jù)項(xiàng)目。不同的協(xié)議采用不同的URL標(biāo)帶的DataSocket與0PC通訊實(shí)時(shí)可靠。OPC作為數(shù)志。URL是DataSocket訪問目標(biāo)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(shí)現(xiàn)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(xiàn)')控制系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)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(gè)過參考文獻(xiàn):程讀取或?qū)懭薕PC數(shù)據(jù)。[1]西門子(中國(guó))有限公 司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).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(xué)出版社,00.0寫時(shí)-定要注意變量的設(shè)定，當(dāng)讀寫為布爾量時(shí)，2] 陳錫輝,張鍛鴻. labView 8.2程序設(shè)計(jì)從人門到精通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.type鏈接定義為布爾量,以此類推。為了提高程序運(yùn)[3] 張志,杜亞江,朱德橋.基于0PC技術(shù)的上位監(jiān)控機(jī)與PlC的行效率，,在DataSocket open. vi時(shí)的timeout設(shè)置為-通信程序設(shè)計(jì)[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào).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(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(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(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯計(jì)[J].武權(quán)理工大學(xué)學(xué)報(bào),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(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].5.4 LabView 狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序以上編程會(huì)大量占用CPU,當(dāng)再植人新的功能[7中國(guó)煤化工的測(cè)試系統(tǒng)特性分析能或者數(shù)據(jù)增多時(shí)會(huì)使整個(gè)程序處理數(shù)據(jù)變慢,以下YHC N MH G-27.●81●