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基于PLC的分布式综合站房监控系统 |
| 摘要： 本文介绍了基于 C200Hα和工控组态软件组态王的一种分布式监控系统，及其在综合站房——制冷站、热交换站、循环水站监控系统中的应用。详细阐述了该系统的硬件结构及软件组成以及PLC的具体配置，并介绍了该系统的具体通信方式及下位机软件的编程思想及方框流程。本文还介绍了综合站房的先进控制工艺及要求及恒压供水的一种简单实现方法。该系统已投入运行，取得良好的应用效果。 关键词： PLC 组态软件 综合站房 监控系统 Abstract: A distributing monitor system based on PLC-OMRON C200Hα and configuration software-KingView5.1 is proposed in the paper, and its application in complex-station which includes refrigeration station、heat-swapping station、recycling water-supplying station is combined with. The paper introduces the detail hardware structure、 software configuration 、 the concrete PLC configuration and communication mode 、the PLC programming method and diagram flow of the distributing system. The paper also offers an advanced control technologies and demands of complex-station, a simple and convenient way to realize constant pressure water supplying. The monitor system has already run in spot for a long time, and woks very well. 在大型机械加工行业尤其是汽车行业中往往用到较多的能源站房及其他站房，如制冷站、循环水站、热交换站、空压站、以及污水处理站等。他们就像人体的心脏、肾脏等重要器官，在工厂的能源（压缩空气、热水、高温蒸气等）供应、循环、回收等过程中起着极为重要的作用。因此，对上述站房系统的监测管理及控制也就成为工厂自动化（FA）的重要组成部分，通过对这些站房实现自动监测控制，可以起到大量节约资源，节省人工的作用。因此，对上述站房的自动监控，也将越来越广泛地得到应用。 1、综合站房工艺流程  本站房主要完成给用户提供冷源、热源的功能，主要用于剧院、医院、大型办公场所、恒温厂房的中央空调系统等。 冷冻水监控系统 冷却水监控系统 采暖监控系统 循环供水监控系统 本系统实际上是一套相对独立的恒压供水系统。主要由变频器和PLC组成，其电气原理图如图二所示：  变频器选用适于泵类的Fuji G9变频器，分别对五台循环水泵进行变频控制，并通过PLC的逻辑控制功能，实现对整个供水系统的恒压变流量控制，为确保系统的稳定运行，整个系统设有过流、过压、过载、自诊断等多种保护功能。 本系统接收上位机或本地发出的启动信号后，启动水泵1变频运行，PLC根据接收到的压力和流量信号控制变频器调节水泵转速，使供水管网水压恒定。当水泵1工作频率达到工频时，若管网水压仍达不到要求，将此泵切换到工频运行，变频器切换到水泵2，使其变频运行。此后，如果水压仍达不到要求，则继续切换下去至满足要求。反之，若管网水压大于设定值，PLC控制变频器频率，使水泵转速降低，当低至设定最低频率时，依据先开先停原则，自动切换掉已投入运行的工频泵，使管网水压始终保持恒定。这样，五台水泵轮流循环运行，避免某台泵长期运行，延长设备使用寿命。本系统由闭环PI控制即可满足要求,PI算法由PLC实现：Ui=Ui-1+ΔU=Ui-1+K[Ei-Ei-1+（T/Ti）Ei]。 综合站房监控系统的组成 PLC采用OMRON公司的SYSMACα系列的C200HE,它是一种价格适中、性价比较高的中型机，配有较强的指令系统，并增加了许多特殊功能指令，还配备了丰富的特殊功能模块和强大的通信模板，这些都足以实现现代工厂自动化的多级要求。系统主要选型如表一所示： 表一：PLC硬件配置  本系统网络为单级网络，系统中通信主要采用适配器结构形式的RS422上位连接方式。监控系统的网络结构如图三所示：  由于采用一对四的通信方式，需要为设备设置地址，因此在下位机采用RS422标准，在每台PLC上都安装了一块LK202HOSTLINK模块，各PLC通过三端口RS422适配器相连，然后通过RS422转RS232适配器转换后连接到上位机的串行口。 HOSTLINK的内部驻留了通信软件，通信协议已固化，只有几个参数需要用户根据现场应用进行设置。C200H-LK202上位连接单元的面板上有4个参数设置开关SW1～4,SW1、SW2用于设置该上位连接单元的设备号（也称站号），取值范围为00～31。SW3选择波特率。SW4用来设置命令级，奇偶校验格式。 网络中的所有PLC通过公用LR区实现数据传送，在LR区中每个PLC均分配一个写区和若干读区。数据传送时PLC将数据写入到公用LR区中分配给自己的写区，其他PLC则通过PLC链接单元从LR区对应区域读数据，从而使系统中的PLC相互交换信息。 3、系统软件设计  组态王与OMRON PLC之间的通信采用的是OMRON HOSTLINK通信协议。组态王通过串行口与PLC进行通信，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。组态王监控软件还可实现显示工艺流程图、各种参数实时测量值，实时修改下位机所需的各种参数值，上、下位机之间的通信管理，实时故障报警画面，实时数据库和历史数据库管理，系统日志报表和各种生产报表等功能。 在主监控站上建立网络数据库，将过程监控站中的各类实时数据、画面、图表等信息存入本地网络服务器中，利用ASP技术生成动态网页，进行实时发布，可实现现场数据的Web浏览，为将来工厂全面的Intranet管理留下基础。 下位机软件设计采用模块化结构，每一个模块作为一个子程序。根据系统功能划分，程序由多个模块组成，每个模块的程序量都不大，所以整个程序的编制、调试和维护比较方便。各子系统的下位机软件模块框图如图五：  4、结束语 |