軟硬件設(shè)計

　　硬件組態(tài)及設(shè)置

　　硬件組態(tài)

　　在STEP7軟件中創(chuàng)建新項目，進(jìn)行系統(tǒng)硬件組態(tài)，建立一個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。6SE70系列MM440變頻器在PROFIBUS-DP SIMOVERT文件夾內(nèi)進(jìn)行組態(tài)，設(shè)定好通訊地址范圍.

　　一般地，讀寫數(shù)據(jù)都做在一個DB塊中，且劃分與硬件組態(tài)設(shè)定的I/O地址范圍大小相同大小的區(qū)域，便于建立對應(yīng)關(guān)系和管理。讀變頻器數(shù)據(jù)的12個字節(jié)在DB0-DB11中，寫變頻器數(shù)據(jù)的12個字節(jié)放在DB12-DB23中，后面還可以存放諸如通訊錯誤代碼和與變頻器有關(guān)的其他計算數(shù)據(jù)。

　　變頻器通訊設(shè)置

　　為實現(xiàn)DP通訊，需對MM440變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，常用參數(shù)設(shè)置如表1所示。為了保障總線運行，P0700、P0918和P1000必須設(shè)置。在設(shè)置DP通訊地址時，可借助通訊模塊的七個DIP開關(guān)或借助P0918來實現(xiàn)，且必須與硬件組態(tài)保持一致。

　　軟件編程

　　系統(tǒng)程序設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、模擬量數(shù)據(jù)采集與處理程序、水泵啟?？刂啤㈤y門控制、PID算法實現(xiàn)及故障報警。主程序負(fù)責(zé)各子程序的管理調(diào)用。

　　流量調(diào)節(jié)實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)中，4臺高壓泵控制方式相同。高壓泵電機轉(zhuǎn)速由變頻器控制，通過PID閉環(huán)控制實現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)?？刂破鲗⒘髁吭O(shè)定值與現(xiàn)場反饋的實際流量值進(jìn)行對比，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)，向變頻器輸出調(diào)節(jié)指令，變頻器接受控制器調(diào)節(jié)信號對高壓泵電機進(jìn)行速度控制。流量設(shè)定值由上級主PLC給定，不需監(jiān)測。流量設(shè)定值變化引起相關(guān)參數(shù)變化，包括變頻器頻率、電機轉(zhuǎn)速、流量值。圖5為反滲透鍋爐補給水PID變頻控制系統(tǒng)原理圖。

　　采用西門子集成開發(fā)環(huán)境Step7中提供的PID控制功能模塊FB41來實現(xiàn)。流動液體波動會導(dǎo)致流量傳感器/變送器的測量信號變動，為避免此波動干擾，系統(tǒng)未采用微分環(huán)節(jié)，僅采用PI調(diào)節(jié)實現(xiàn)。

　　變頻器通訊程序

　　通訊程序可直接調(diào)用STEP7編程軟件的系統(tǒng)功能SFC14(DPRD_DAT)和SFC15(DPWR_DAT)來實現(xiàn)[6]，程序段如下：

　　CALL "DPRD_DAT" //讀變頻器數(shù)據(jù)到PLC

　　LADDR:=W#16#150 //通訊地址

　　RET_VAL:=MW200 //錯誤代碼

　　RECORD: =P#DB100.DBX0.0 BYTE 12

　　//傳送起始地址及長度

　　CALL "DPWR_DAT" //PLC到變頻器

　　LADDR:=W#16#100 //通訊地址

　　RECORD:=P#DB100.DBX12.0 BYTE 12

　　//傳送起始地址及長度

　　RET_VAL:=MW //錯誤代碼

　　數(shù)據(jù)存儲

　　用WINCC自帶的VBS腳本編輯器，編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動記錄。裝置開啟時，進(jìn)行變量記錄和歸檔，停止時，自動關(guān)閉變量記錄。結(jié)果存儲在EXCEL中，便于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

　　上位機組態(tài)

　　上位機組態(tài)采用西門子WinCCV7.0軟件進(jìn)行開發(fā)，WinCC與PLC主站采用SIMATIC S7 Protocol Suite.chn通訊驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)。上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要顯示工藝流程、過程參數(shù)、控制方式、運行狀況、對象狀態(tài)，也能顯示成組參數(shù)。當(dāng)參數(shù)超限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時，以不同顏色進(jìn)行顯示。畫面具有動態(tài)和靜態(tài)兩種形式，顏色隨參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)變化而變化。圖7為工藝流程監(jiān)控畫面。

　　主要功能

　　上位監(jiān)控系統(tǒng)具有以下功能：(1)實時監(jiān)測、控制和采集功能：連續(xù)采集和處理現(xiàn)場所有實時數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)，顯示操作畫面和工藝流程圖，并對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時監(jiān)控;(2)在線診斷和報警保護(hù)功能：當(dāng)被控對象中的工藝參數(shù)或設(shè)備發(fā)生異常時，通過監(jiān)控畫面進(jìn)行報警，記錄故障發(fā)生的時間、來源和恢復(fù)時間等詳細(xì)情況，且提示如何處理，以便操作人員進(jìn)行及時有效的處理。對重要設(shè)備的順序邏輯設(shè)置連鎖保護(hù)，確保安全運行。(3)歷史數(shù)據(jù)記錄及報表功能：建立參數(shù)/狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，存儲主要參數(shù)數(shù)據(jù)，創(chuàng)建基于SQL Server數(shù)據(jù)庫的Excel格式歷史數(shù)據(jù)報表及存儲。

　　基于PROFIBUS和PROFINET集成網(wǎng)絡(luò)的多變頻器控制系統(tǒng)，使生產(chǎn)各環(huán)節(jié)能夠及時進(jìn)行信息交換，提高了信號采集的品質(zhì)和系統(tǒng)的控制質(zhì)量，為工廠的信息化提供了可靠的通訊平臺。同時，采用PROFIBUS-DP通訊，減少了電纜、橋架等硬件設(shè)備數(shù)量，大大節(jié)省了成本，安裝、維護(hù)工作量減少，具有較高的性價比，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。