大型臥螺機控制系統(tǒng)的研制

0通訊模式比較智能控制設(shè)備是工業(yè)控制中最常用的控制裝置之一。它主要采用先進的控制算法（如pid、模糊邏輯等），以精確控制特定參數(shù)（如壓力、溫度、流量等）。其具有專業(yè)性強、智能化程度高、控制算法先進、使用方便等特點。但各個廠家的智能控制儀表通訊協(xié)議不統(tǒng)一且通訊網(wǎng)絡(luò)簡單,如僅提供RS485網(wǎng)絡(luò)、RS232網(wǎng)絡(luò),因此要把智能控制儀表集成到工廠SCADAHMI(SupervisoryControlAndDataAcquisitionHumanInterface)系統(tǒng)就比較難以實現(xiàn)。而可編程邏輯控制器(簡稱PLC)以其運行可靠、集成度高、可擴展性強在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用,而且各個PLC生產(chǎn)廠家提供了多種通訊模塊,如工業(yè)以太網(wǎng)模塊、CC-LINK現(xiàn)場總線模塊、點到點串行通訊模塊等。因此可以利用PLC的通訊模塊讀取智能控制儀表中的數(shù)據(jù),然后通過PLC中的工業(yè)以太網(wǎng)模塊、現(xiàn)場總線模塊連接到企業(yè)SCADAHMI系統(tǒng)中,達到完美的結(jié)合。1自動控制單元1.1plc網(wǎng)絡(luò)模型在大型臥螺機自動控制系統(tǒng)中,要求將9臺SWP2002儀表現(xiàn)場檢測到的溫度、電流、轉(zhuǎn)速和壓力通過QJ71-C24通訊模塊讀取到PLC中,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1。昌暉SWP2002智能儀表與PLC之間構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)為RS485網(wǎng)絡(luò),同時PLC與上位機通過RS232口進行通訊。以下將對QJ71-C24模塊和SWP2002智能儀表及其通訊協(xié)議進行簡單介紹。1.1.1低成本通訊模塊QJ71-C24通訊處理器是三菱公司提供的進行低成本通訊的方案,該模塊可以通過集成在GXDeveloper中的參數(shù)化工具進行參數(shù)化,其設(shè)置主要包括通訊方式、接收幀結(jié)束方式和接口方式等。1.1.2命令格式的解釋SWP2002智能儀表是香港昌暉公司生產(chǎn)的高性能單回路調(diào)節(jié)器,它具有0.1級控制精度,可提供PID、自適應(yīng)PID控制算法和RS485、RS232通訊接口。通訊協(xié)議是其公司自定義的ASCII碼,其主要包括讀數(shù)據(jù)命令和寫數(shù)據(jù)命令。SWP2002智能儀表的讀寫發(fā)送命令基本相似,其讀寫程度梯形圖見圖2。發(fā)送命令中所有的位置都必須采用ASCII碼方式,其通訊發(fā)送命令格式的解釋如下:(1)通訊的起始符,占用一字節(jié),“@”(40H)。(2)通訊儀表地址,占用兩字節(jié),由8位二進制轉(zhuǎn)換而成,地址范圍0～255,這8位二進制碼被分成高低4位,并轉(zhuǎn)換成ASCII碼,如儀表地址為21,則轉(zhuǎn)換為32H和31H。(3)通訊命令類型,占用一字節(jié)。“R”(52H)表明在上位機發(fā)送或儀表應(yīng)答中的讀命令;“W”(57H)表明在上位機發(fā)送或儀表應(yīng)答中的寫命令。(4)通訊中連續(xù)讀取數(shù)據(jù)的數(shù)量,表明上位機可以讀取多少個參數(shù),取值范圍為“00H”～“2BH”。(5)通訊數(shù)據(jù),字節(jié)數(shù)量取決于讀取數(shù)據(jù)的數(shù)量,一般占用四個字節(jié),數(shù)據(jù)項與數(shù)據(jù)項之間不需要任何分隔符,每一個數(shù)據(jù)項由16位二進制代碼組成(1個字),其中每4個被分成一個數(shù)據(jù)單元,同時每個數(shù)據(jù)單元又被轉(zhuǎn)換成ASCII數(shù)據(jù)。如:數(shù)據(jù)為500,用十六進制表示為1F4H。通訊數(shù)據(jù)是將這個十六進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼,即為30H、31H、46H、34H。(6)CRC校驗,占用兩字節(jié),這里采用異或方式,CRC校驗數(shù)據(jù)是將除@外CRC字節(jié)之前其它幾個字節(jié)的異或值,并將其轉(zhuǎn)換成ASCII碼,當(dāng)校驗碼錯誤,儀表將沒有響應(yīng)。(7)回車符,一字節(jié),CR(0DH)。儀表的應(yīng)答程序梯形圖從略。1.2儀表數(shù)據(jù)通訊該軟件需要通過QJ71-C24通訊模塊同SWP2002系列智能儀表之間的通訊來實現(xiàn)。PLC程序的設(shè)計也是一個比較重要的環(huán)節(jié),其主要包括QJ71-C24發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令程序、QJ71-C24發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令程序、QJ71-C24接收儀表數(shù)據(jù)通訊程序以及對讀取到的數(shù)據(jù)進行處理的程序。考慮到系統(tǒng)有9塊儀表,因此采用輪詢的方式訪問每塊儀表,而對于發(fā)送讀取數(shù)據(jù)的程序塊僅是儀表地址和BCC校驗碼不相同,因此,可根據(jù)不同的儀表號修改相應(yīng)的BCC校驗碼和儀表地址。儀表數(shù)據(jù)的讀取采用周期定時來執(zhí)行,每執(zhí)行1次,儀表號加1,直到9為止,然后回到地址1重復(fù)執(zhí)行。由于SWP2002系列智能儀表發(fā)送回來的數(shù)據(jù)都是將實際的16位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4位ASCII碼傳輸過來的,如實際數(shù)據(jù)為42(十六進制:002AH),則在DB塊中得到的數(shù)據(jù)為30H、30H、32H、41H,而且高數(shù)據(jù)位在DB塊的低地址上,因此為了便于上位機的顯示就需要在程序中對此數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。2模型分析診斷系統(tǒng)統(tǒng)計2.1距離較遠的情況工控上位機通過COM口與PLC中的QJ71-C24模塊RS232通訊口連接,在距離較遠的情況下可考慮在兩者中間加裝兩個485轉(zhuǎn)換器以保證信號質(zhì)量。PLC和上位機的通訊采用問答方式,上位機按照通訊協(xié)議向PLC傳送讀命令或?qū)懨畹?6進制字符串,然后讀取PLC響應(yīng)字符串,以判斷操作是否正確,或?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)進行相應(yīng)處理。2.2調(diào)用端口讀函數(shù)通信參數(shù):4800b/s,8位數(shù)據(jù)位,無奇偶校驗位,1位停止位。VC++6.0中實現(xiàn)串行通訊有多種方法,而本文中為了簡便采用了第三方提供的封裝函數(shù),這種方法以WindowsAPI函數(shù)為基礎(chǔ),同時又簡化了編程機制,在大多數(shù)情況下可滿足要求。其調(diào)用方法如下:首先調(diào)用SetCom函數(shù)打開串口,然后在程序中必要的位置調(diào)用端口讀函數(shù)和端口寫函數(shù)完成與PLC的串行通訊。其具體方法為://數(shù)據(jù)監(jiān)測線程UINTThreadProcRead(LPVOIDpParam){CMyDlg*pDlg=(CMyDlg*)pParam;m_Semaphore.Lock(INFINITE);…………BYTEbuf0={0x05,0x30,0x30,0x46,0x46,0x57,0x52,0x31,0x44,0x30,0x30,0x30,0x30,0x30,0x38,0x00,0x00};SIZE=sizeof(buf0);buf0=atoi(temp1);//buf0,buf0中為校驗和buf0=atoi(temp2);pDlg->WriteCom(pDlg->m_hCom,buf0,SIZE,BWRITE);//調(diào)用端口寫函數(shù),向PLC發(fā)送讀命令pDlg->ReadCom(pDlg->m_hCom,m_Inbuff,BytestoRead,ReadTime);//調(diào)用端口讀函數(shù),接受PLC返回的字符串…………m_Semaphore.Unlock();return0;}2.3在運行狀態(tài)下,系統(tǒng)可提供不停機修改報警參數(shù)的功能為了防止上位機與PLC讀寫過程中出現(xiàn)沖突,將讀取PLC的監(jiān)測功能和寫入PLC的控制功能封裝為兩個不同的線程,即讀線程和寫線程,并使用信號量對象實現(xiàn)線程的同步,確保讀線程和寫線程只能有一個處于運行狀態(tài)。在運行狀態(tài)下模態(tài)分析診斷系統(tǒng)可提供不停機修改報警參數(shù)的功能。為此引入了報警參數(shù)讀線程和報警參數(shù)寫線程,即在不影響基本監(jiān)測控制功能實現(xiàn)的同時,將各項報警參數(shù)批量讀出和寫入PLC,在不間斷運行過程中顯示和修改報警參數(shù)從而對診斷和控制邏輯產(chǎn)生影響。在設(shè)定了報警參數(shù)之后,系統(tǒng)在完成監(jiān)測顯示的同時,提供報警功能。當(dāng)各項采樣值達到或超過設(shè)定的報警值時,監(jiān)控界面將出現(xiàn)相應(yīng)報警顯示,同時報警信息將被寫入數(shù)據(jù)庫,供用戶檢索查詢,并提供打印功能。當(dāng)采樣值恢復(fù)到正常范圍時,報警結(jié)束。本文中采用Access小型數(shù)據(jù)庫和VC++ADO數(shù)據(jù)庫編程來實現(xiàn)上述功能。3遠程設(shè)置溫控儀表通過使用點到點串行通訊模塊QJ