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梁 濤
1 引言
拌和樓在水利行業(yè)混凝土施工中發(fā)揮著重要的作用，其生產(chǎn)能力的大小，質(zhì)量的好壞直接影響這一個(gè)企業(yè)的形象和命運(yùn)，因此在施工中對(duì)拌和設(shè)備的生產(chǎn)工藝和控制技術(shù)的要求就越來(lái)越高。用KINGVIEW + PLC 編制出來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化及過(guò)程控制監(jiān)控軟件，它簡(jiǎn)單的操作及直觀形象的畫(huà)面為生產(chǎn)的控制與管理帶來(lái)極大的方便。
2 組態(tài)王作為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件
組態(tài)王上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件作為PLC的上位監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)PLC中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行巡回采集、記錄、故障報(bào)警，并以圖形或報(bào)表方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及打印，在這種應(yīng)用方式中，KINGVIEW不直接參與PLC的控制，它的作用是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)控制過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視檢測(cè)，以命令方式對(duì)PLC進(jìn)行控制。其配置如圖1所示。
圖1 上位監(jiān)控系統(tǒng)配置
(1) KINGVIEW的功能
? 多種顯示形式：工藝流程的總圖或局部圖形；開(kāi)關(guān)量狀態(tài)圖；模擬量棒形圖；模擬量數(shù)字顯示；變量的趨勢(shì)圖；報(bào)警顯示。
? 所有圖形均為動(dòng)態(tài)顯示，能實(shí)時(shí)、直觀的監(jiān)視控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
? 所有的菜單、顯示的圖形及報(bào)表均由用戶(hù)自己定義或編輯，因此可靈活的適應(yīng)各種應(yīng)用系統(tǒng)。
? 即時(shí)打印運(yùn)行報(bào)表，即時(shí)打印在線(xiàn)顯示的圖形。
(2) 監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
? 主機(jī)：配有VGA卡的386以上兼容機(jī)或采用臺(tái)灣研華工控機(jī)。內(nèi)存：256MB，硬盤(pán)：20MB以上。
? 系統(tǒng)操作系統(tǒng)：Windows 98/2000。
? KINGVIEW組態(tài)軟件：監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工具及執(zhí)行程序。
? PLC編程軟件：DIRSOFT用于PLC程序編制。
(3) 特點(diǎn)
? KINGVIEW組態(tài)軟件面向廣大工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)人員，使用組態(tài)軟件，無(wú)需編制程序，大大縮短應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，比用傳統(tǒng)編程方法開(kāi)發(fā)效率提高幾十倍，同時(shí)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的修改極其容易。PLC的DIRSOFT軟件也是針對(duì)熟悉繼電控制的工程技術(shù)人員開(kāi)發(fā)的，若對(duì)繼電圖紙比較熟悉的話(huà)，使用DIRSOFT軟件應(yīng)該得心應(yīng)手。
? 這種控制系統(tǒng)可代替模擬盤(pán)、二次儀表等作上位顯示用。
? 系統(tǒng)的可組和性：DIRSOFT軟件的程序可根據(jù)控制對(duì)象的要求隨時(shí)修改；KINGVIEW軟件可根據(jù)實(shí)際使用系統(tǒng)的規(guī)模及功能進(jìn)行組和；PLC可根據(jù)用戶(hù)控制的對(duì)象選用不同的PLC，在這套控制系統(tǒng)中，采用的是KOYO生產(chǎn)的PLC；主機(jī)可根據(jù)用戶(hù)要求選用工業(yè)控制機(jī)（例如IBM386、研華等，或普通配有VGA的IBM兼容機(jī)）；顯示器可選用普通顯示器或大屏幕顯示；打印機(jī)可選用市場(chǎng)上通用的，如EPSON等。
3 KINGVIEW+PLC在拌和樓（站）生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控中的運(yùn)用
(1) KINGVIEW的數(shù)據(jù)來(lái)源
KINGVIEW有自己的數(shù)據(jù)字典，它是KINGVIEW的核心部分，運(yùn)行時(shí)它含有數(shù)據(jù)庫(kù)中全部項(xiàng)目的當(dāng)前值，所有對(duì)KINGVIEW所用到的每一個(gè)變量指定標(biāo)記名和類(lèi)型及某些變量類(lèi)型的附加信息，才能獲得變量的值，并對(duì)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，供內(nèi)部使用。
在拌和樓控制系統(tǒng)中，主要是采用PLC對(duì)配料、卸料、拌和電機(jī)進(jìn)行控制的，各種信號(hào)如傳感信號(hào)、接近開(kāi)關(guān)信號(hào)、按鈕、主令開(kāi)關(guān)等全部進(jìn)入PLC的輸入模塊，拌和樓的被控對(duì)象全部由PLC的輸出模塊來(lái)控制，各控制對(duì)象由PLC的程序處理結(jié)果來(lái)決定。工控機(jī)通過(guò)特定的通訊協(xié)議與串口通訊從而達(dá)到與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及傳輸，在KINGVIEW中對(duì)這些變量指定標(biāo)記名并定義為DDE變量，在通訊程序數(shù)據(jù)定義文件中，把PLC內(nèi)節(jié)點(diǎn)及類(lèi)型與KINGVIEW內(nèi)數(shù)據(jù)名一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，這樣在KINGVIEW中就可以使用DDE變量作為顯示和計(jì)算用。不論是DDE變量還是內(nèi)存變量都有離散I/O變量－可對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)點(diǎn)等。KINGVIEW＋PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
(2) 各種功能的實(shí)現(xiàn)方法
在工程瀏覽器中選擇菜單“工程/新建”，出現(xiàn)“新建工程”對(duì)話(huà)框。在對(duì)話(huà)框中輸入工程名稱(chēng)拌和樓；在工程描述中輸入拌和樓流程監(jiān)控。工程路徑自動(dòng)指定為當(dāng)前目錄下以工程名稱(chēng)命名的子目錄。如果您需要更改工程路徑，請(qǐng)單擊“瀏覽”按鈕。單擊“確定”。KINGVIEW將在工程路徑下生成初始數(shù)據(jù)文件。至此，新項(xiàng)目已經(jīng)可以開(kāi)始建立了。
建立新程序的一般過(guò)程是：① 設(shè)計(jì)圖形界面；② 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)；③ 建立動(dòng)畫(huà)連接；④ 運(yùn)行和調(diào)試。
圖2 KINGVIEW+PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
下面以拌和樓流程監(jiān)控畫(huà)面為例(如圖3所示)，介紹一下各圖形的設(shè)計(jì)方法：
圖3 拌和樓流程監(jiān)控畫(huà)面
設(shè)計(jì)圖形界面：
① 首先在畫(huà)面中繪制各圖素。繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)，分別用里面的工具繪制各稱(chēng)量斗、拌和機(jī)等圖形。
② 其次定義外部設(shè)備，在這里定義外部設(shè)備KOYO的PLC，外部設(shè)備包括：下位機(jī)（PLC、儀表、板卡等），它們一般通過(guò)串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過(guò)DDE交換數(shù)據(jù)；只有在定義了外部設(shè)備之后，才能通過(guò)I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。具體設(shè)備配置向?qū)Т翱谌鐖D4所示。
圖4 設(shè)備配置向?qū)Т翱?/STRONG>
③ 接著是構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù),具體為：打開(kāi)工程瀏覽器→選擇數(shù)據(jù)字典→在新建數(shù)據(jù)中輸入各個(gè)變量名稱(chēng)：水泥、小石、大石、特大、煤灰、砂、水、塑化→在變量名稱(chēng)中選擇I/O類(lèi)型→在連接一覽中選擇PLC→在寄存器類(lèi)型中選擇對(duì)應(yīng)的變量的定義號(hào)和寄存器號(hào)，如水泥R2120、小石R2450。
1#拌和機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)M024等，2#拌和機(jī)的進(jìn)料M025、2#拌和機(jī)的出料Q030等，具體窗口如圖5所示。
④ 以上各種設(shè)置完成后，接著就進(jìn)入動(dòng)態(tài)連接，雙擊要連接的圖形，打開(kāi)動(dòng)畫(huà)連接畫(huà)面，選擇填充，表達(dá)式一欄選小石或要定義的變量，填充方向?yàn)橄蛏希唧w如圖6所示。
其他圖形設(shè)置類(lèi)似，依次設(shè)置水泥、大石、特大、煤灰、塑化、拌和機(jī)等，這樣監(jiān)控畫(huà)面就建立起來(lái)了。
其他子畫(huà)面根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求設(shè)計(jì)。
構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)：KINGVIEW 的SQL訪(fǎng)問(wèn)功能實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件和其他外部數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在本工程中采用Ms Access數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)SQL訪(fǎng)問(wèn)管理器進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)、打印，SQL訪(fǎng)問(wèn)管理器用來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)列和組態(tài)軟件變量之間的聯(lián)系。包括表格模板和記錄體兩部分。通過(guò)表格模板在數(shù)據(jù)庫(kù)表中建立表格；通過(guò)記錄體建立數(shù)據(jù)庫(kù)表格和組態(tài)軟件之間的聯(lián)系。
① 創(chuàng)建表格模板：在工程瀏覽器中選擇“SQL訪(fǎng)問(wèn)管理器”，創(chuàng)建表格模板。
② 創(chuàng)建記錄體：在工程管理器中選擇“SQL訪(fǎng)問(wèn)管理器”下的記錄體，在記錄體中定義變量日期、時(shí)間、小石重量、中石重量、水泥重量等和Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格中相應(yīng)字段日期、時(shí)間和變量之間的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系。記錄體中的字段名稱(chēng)必須與表格模板中的字段名稱(chēng)保持一致，記錄體中的字段對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型必須和表格模板中相同字段對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型相同。
③ 建立Ms Access數(shù)據(jù)庫(kù)：首先建立一個(gè)Access文件，然后定義數(shù)據(jù)源，如數(shù)據(jù)源名為mine。
④ 制作歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)：在歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)界面中插入KVDBGrid控件，在控件屬性中設(shè)置所需記錄的字段名稱(chēng)，然后選擇數(shù)據(jù)源如mine，完成后使用按鈕的命令語(yǔ)言，利用函數(shù)實(shí)現(xiàn)查詢(xún)、打印功能。
在按鈕控件中寫(xiě)入相應(yīng)的命令語(yǔ)言，以實(shí)現(xiàn)日期查詢(xún)、倉(cāng)位查詢(xún)、全部查詢(xún)功能。
查詢(xún)命令語(yǔ)言：
(3) PLC編程編制及通訊
在拌和樓控制中由于上、下位數(shù)據(jù)交換頻率高，為了保障數(shù)據(jù)和動(dòng)作狀態(tài)的實(shí)時(shí)性，必須采用數(shù)據(jù)處理快、通訊功能強(qiáng)大的PLC，在這里采用KOYO公司生產(chǎn)的中檔PLC SU6B,其參數(shù)如下：
① 最大程序容量增加為31.5K（程序存儲(chǔ)器盒），并內(nèi)藏7.5KFlashROM程序存儲(chǔ)器；
② 最大實(shí)裝I/O點(diǎn)數(shù)2 048點(diǎn)；
③ 數(shù)據(jù)處理速度最快0.7μs；
④ CPU單元本身帶2個(gè)通訊口，且2個(gè)通訊口可同時(shí)工作，通用通訊口通訊波特率可達(dá)38 400bps。
因考慮到通訊速率問(wèn)題在本方案中未采用CPU單元的通訊口，而是采用以太網(wǎng)模塊以UDP/IP10Mbps進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，具體PLC配置見(jiàn)表1。
硬件配置好后，用WINDOWS環(huán)境下DIRSOFT的PLC編程軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，程序分為兩大部分：邏輯控制程序和數(shù)據(jù)處理程序。程序編制完后開(kāi)始與組態(tài)軟件聯(lián)機(jī)通訊，用PC機(jī)+PLC組成集散控制系統(tǒng)時(shí)，PLC承擔(dān)了現(xiàn)場(chǎng)控制站的工作，PC機(jī)承擔(dān)了操作站和工程師站的工作。在安裝有PLC系統(tǒng)軟件的PC 機(jī)上可以離線(xiàn)（或在線(xiàn)）編輯PLC的控制應(yīng)用軟件（一般稱(chēng)為梯形圖），控制應(yīng)用軟件下載到PLC后，PLC獨(dú)立完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、模擬控制等。而操作站的各種功能都可以通過(guò)“實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件”+
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)