2008-11-29
摘要：本文介绍了A-B PLC与Pro-face人机界面通过串口建立通信，同时A-B PLC又与A-B的变频器通过DeviceNet组网，这样PLC向上接收触摸屏发出的指令，向下把指令发送到变频器，从而建立起一个稳定可靠的自动投加系统。
关键词：Pro-face人机界面 A-B PLC DeviceNet A-B变频器
1 引言
罗克韦尔（Rockwell）是全球著名的电子控制和通讯设备制造商，旗下的艾伦-布拉德利（Allen-Bradley）品牌以其可靠性著称于工业控制和自动化领域。
普洛菲斯（Pro-face）是世界上第一个生产触摸屏的厂家，在人机界面领域里一直充当领头羊的角色，产品不断升级，推陈出新。目前的GP2000系列，性能好，功能强，是同行中的佼佼者。
DeviceNet具有成本低廉、安装快捷、故障时间少的特点，它是在控制器局域网（CAN）技术的基础上，加入了生产者/消费者通讯模式，从而形成的现场总线网络。它允许您通过网络将现场设备与控制器连接在一起，这样就不再需要将每个设备用硬接线的方式连接到I/O模块上，从而降低了花费在接线上的时间和金钱。
本文基于自来水厂投加系统的设计，着重介绍通过A-B PLC 、Pro-face触摸屏、A-B变频器等组成的自动投加系统的实现方法。
2 投加系统简介
目前，自来水厂在净水工艺上经常采用原水投加净水材料的方法，因此，投加物的均匀度、投加量的控制能力都将直接影响到出厂水的水质。众多的净水材料有不少是粉末状的，传统的人工直接投加不能满足科学生产的需要，所以急需一套稳定可靠的自动投加系统。为了更好的提高投加的均匀度，一般采用先把粉末开成溶液，然后再投到水里的。如图1所示，先通过溶配机把粉末状的净水材料和水混合开成溶液，然后再输送到储液罐进行充分的搅和，最后才通过螺杆泵把溶液投放到水里。这样均匀度和投加量就能得到很好的控制。
图1自动投加系统示意图
3系统联网方案
本系统对溶配机采用了PLC直接控制，这样既减少了电气元器件又简化线路，同时还通过触摸屏把相关的过程变量准确及时地显示出来，供值班人员作参考之用。为了能够准确地控制投加量，采用变频器控制螺杆泵来实现投加量的线性可调，同时对频率的设置及一些相关量的控制就是通过触摸屏在现场来实现。系统的部分网络结构如图2。
图2系统网络拓扑结构示意图
由图可知，PLC在这里起到桥梁的作用，向上接收触摸屏发出的指令，向下把这些指令发送到相应的元器件（变频器、继电器、指示灯等），同时PLC又把接收到的信号（压力、液位、按钮信号等）向上传送到触摸屏供显示之用，其中参与控制的信号，已经在底层程序中实现了。系统指令的流向如图3所示。
图3系统指令流向示意图
4 系统硬件介绍
可编程控制器（PLC）选用A-B微型系列中最高级的MicroLogix 1500，这是一种功能强大的小型控制器。它使用罗克韦尔编程软件RSLogix，具有和MicroLogix 1000，SLC系列控制器相同的指令集。
人机界面（HMI）选用Pro-face 具有领先信息技术的GP2000系列，型号选用GP2301-LG41-24V，因为它功能齐全而且价格低廉。画面编辑使用GP-Pro/PBⅢ软件，该软件简单易用，非常适合初学者。
变频器选用A-B PowerFlex变频器家族中尺寸最小并且效率最高的PowerFlex40交流变频器。PowerFlex40具有强大的通讯功能，只要配置不同的通讯卡就可以能组成DeviceNet、EtherNet/IP、Profibus网络，本系统就是选用22-COMM-D通讯卡来组成DeviceNet网络。同时，因为PLC选用的是MicroLogix 1500，所以在通讯模块上选用DeviceNet扫描模块1769-SDN来配置DeviceNet网络。
DeviceNet RS-232转换器——1770-KFD，它的作用是将个人计算机、工作站、笔记本电脑等接入DeviceNet网，从而可以直接在计算机上对现场设备的操作进行编程。
以太网通讯模块——1761-NET-ENI，它的作用是把该系统连接到厂的以太网上，方便远距离访问各种重要数据。
评论1
楼主 2008/11/29 15:17:44
DeviceNet网络的配置：
(1)配置计算机接入DeviceNet网络。硬件使用1770-KFD，软件使用RSLinx。当计算机通过串口与1770-KFD的RS232接口连接好后，则软件的配置过程如下：启动RSLinx，点击“Communications”——“Configure Drivers”，则会出现“Configure Drivers”的对话框，在上方的下拉表里选择“DeviceNet Drivers (1784 PCD/PCIDS,1770-KFD….)”此项，接着在出现的驱动选择对话框中选择“Allen-Bradley 1770-KFD”，然后再简单地设置一下就行了。又当1770-KFD的DeviceNet接口接到DeviceNet网时，在Rslinx就会出现类似本系统的画面（如图4）。
图4计算机接入DeviceNet网络图
(2)配置接入DeviceNet网络的设备参数。图4只能看到接入DeviceNet网络的设备，但是不能对这些设备进行参数的设置，实现这一步要通过DeviceNet网络配置软件RSNetworx For DeviceNet，配置过程非常直观，只要开启了RSNetworx并依次点击“Network”——“Online”选择图4的1770-KFD的链接后就会出现如图5的画面，然后就可以通过1769-SDN对各DeviceNet网上的设备进行设置了，主要是地址映射的建立。
图5 RSNetworx配置DeviceNet的网络图
(3)程序的开发
对A-B PLC进行编程，用的是Rockwell的RSLogix系列编程软件，对MicroLogix 1500而言，就要用到RSLogix系列的RSLogix 500，因为本系统用的PLC处理器单元是具有两个串口的1764-LRP，所以要用到RSLogix 500 5.0版本。编程如图3所示，主要包括对溶配机、变频器的控制，压力、流量的读取以及为触摸屏、远程监控计算机提供数据和接收它们的指令等。
(4)以太网的设置
本系统是通过以太网接口模块1761-NET-ENI接入厂的以太网，那么首先就要对1761-NET-ENI 进行配置，主要是通过ENI Utility软件来为1761-NET-ENI配置一个IP地址，设置过程比较简单，当然远程监控计算机就是通过RSLinx来连接1761-NET-ENI模块的，从而就可以对MicroLogix 1500进行读写操作了。
(5)远程监控画面的编辑
在水处理行业，很多都是使用A-B的PLC，所以监控画面的编辑就是通过Rockwell组态软件RSView来实现。本系统使用RSView32，该软件被评价为目前最好的人机接口产品之一。主要功能画面有：反映所有设备运行状态的主画面，反映各设备运行状态的子画面，记录投加量实时的历史趋势画面等。
(6)人机界面画面的编辑
Pro-face的人机界面画面编辑软件是GP-Pro/PBⅢ，该软件集画面创建和逻辑编程于一体，特别适合初学者的简单编程，本系统人机界面的作用有：
·对变频器的开、停、频率设置、故障清除等的控制;
·对溶配机的一步化及各部件的单独控制，以及故障的显示及报警;
·对各储液灌液位进行监视报警。
6 结束语
经过现场调试，实现了应用Rockwell自动控制系统来控制这个投加系统，实际应用证明，此自动控制系统非常稳定、可靠，而且应用很方便，能满足生产的各种需要。同时此配置也是一种比较经济的方式，在其他的行业或者比较大型的生产线也可以这样应用，值得大力推广。
