基于LabView的加热炉循环水泵房控制系统设计

检测与控制.机械研究与应用 .基于LabView的加热炉循环水泵房控制系统设计潘雪宁,麦云飞,王静悦(上海理工大学机械工程学院，上海20093)摘要:设计了基 于LabView的循环水泵房自动控制的监控系统。上位机采用LabView, 下位机采用S7 -300。上位机LabView利用OPC和LabView中的DataSocket 实时通讯。它能够控制水泵房各水泵的启停,进行故障、水位、压力报警。这种方法在工业应用上有很好的代表性。关键词:循环水泵房;S7 - 300PLC;LabView ;0PC中围分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1006 - 4414(2010)06 -0079 -03Control system for the circulating pump house based on LabViewPan Xue - ning, Mai Yun - fei, Wang Jing - yue(School of mechanical engineering , Uniersity of shanghai for scienece and tehnology ,Shanghai 200093 , China)Abstract: An control system for the circulating pump house is designed by means of LabView. LabVicw is used as host com-puter, while the next - bit machine is S7 -300. OPC driven approach and DataSocket of LabView are used, PC and S7 - 300real - time communications are realized, and a reliable control system is achieved. It is capable of controling the all pumps,displaying the temperature, press and water lever of the circulating pump house. The system can display historical data and日chieve simple dynamic analysis. The methods are representative in the indutrial applications.Key words: eirculating pump house; S7 - 300; LabVIEW; OPC1.引言冷水池、净循环水冷水池。各水管要求达到报警压力工业发展到今天,工业控制已经运用到各个领和流量时报警,且2.3.4、5号泵出水总管、加热炉净域。轧钢厂中需要大量的冷却水进行循环冷却,而基环水回水总管、浊环水回水总管水温范围为10~于S7-300的PLC控制是已经成型的可编程控制80C ,超出范围报警。器,为循环水泵房提供可靠的、不间断的控制。如图1所示是整个水泵房的工作流程图。其中循环冷却水控制系统中采用LabView作为编程水泵和电动蝶阀及水位由西门子的S7-300PLC控语言,它强大的图形编程能力及可视化编程环境得到制。而操作画面、报警处理和水位、温度、流量的采集软件开发人员的青睐。能够对水泵房的温度、压力、由LabView编程,并实时采集数据、归档。水位等参数显示及超限报警功能, 并且它区别于组架染酱柔管态软件的是可以更方便的实现历史数据和实时数据的波形显示和简单动态分析功能,把LabView与PLC外部供水湾浆查.|水票相结合,具有很好的应用价值。| 系荥鎏环|以轧钢厂循环水泵房为例，介绍使用上位机LabView控制下位机PLC的应用。|銎蛰浆蜜2工艺 流程介绍r浊环水热水池水泵房设置6组水泵。1号水泵组为柴油机泵浊环水回水管组。2到5号泵组采用单级双吸离心泵,采用两用- -浊环水冷水池备。要求:工作泵因故跳闸时,备用泵自动投入运行;厂房浊环水给水管工作泵因故需停泵时,备用泵投人运行正常后,再停.止工作泵;吸水井达到停泵水位时水泵自动停止;电图1 循环水泵房流程图动蝶阀需和水泵联锁。6号泵组为潜污泵,一用一备,要求根据水位开停水泵。泵房屋顶设置3台中温中国煤化工清水组合型逆流式冷却塔,3台中温污水组合型逆流YHCN M H G地控制和PLC联式冷却塔。水泵房共设置浊循环水热水池、浊循环水动控制。工控机监测、修改PLc控制参数,点动控收稿日期:2010-09-12作者简介:潘雪宁(1985-) ,女,安徽马鞍山人,在读硕士。研究方向:机械测试控制。●79.检测与控制●机械研究与应用●制,实现实时监控和采集数据。手动控制和自动控制警和控制相关泵阀。通过机房的“手自动转换开关”进行切换。上位机通泵控制程序需泵阀联动和备用泵自动启动。要过RS232串口与PLC通讯,分布式I/0通过PROFI-求泵启动延时60S后再开电动蝶阀,到达停泵水位，BUS-DP通讯。PLC为SIMATIC的S7-300,CPU先关蝶阀再关泵,以防水锤效应对水泵和蝶阀造成破是CPU318 -2 ,分布式V0使用ET200M。坏。同时水位控制水泵的停启。对于分布很广的系统,多采用分布式V0,可以4.3模拟量输入精度提高放置在离执行机构很近的地方。通过PROFIBUS -由于测量时,工况不同所需测量的模拟量精度不DP网络与PLC通信,可以减少大量接线。同,有时测量误差会变大,该问题- -直被工厂所困扰。4下位机PLC控制思路简介为了改善这一情况,此次编程特加人SEC55功能模4.1 PROFIBUS - DP通信建立块的调用。例如测量范围为+ 10V时,当被测变量绝PROFIBUS使用第1层、第2层和用户接口层，对值小于2. 5V,改变模块量程为+2.5V可以有效提主站直接通信为令牌方式,主站与从站之间用主从方高精度。式。物理层是第--层,每个DP从站输入数据和输出以下是程序中调用SFC55“WR_ PARM"的程序。数据最大为244B,使用屏蔽双绞线电缆通信距离可CALL“WR_ PARM”达9.6km。数据链路层为第二层,规定总线存取控REQ: = M50.0 //用 M50.0触发操作制数据安全性及传输协议和报文的处理。协议结构I0ID: = B#16#54 //输人模块的标示符如图2所示。LADDR: = W#16#200 //输人模块的地址RECNUM: = B#16#1 //数据记录号为 1RECORD: = P#DB30. DBX0. 0BYTE14 //指向P行观L_ PA行规DB30中DR1的指针用户腰Pl扩展功能RET_ VAL :MW52 //错误代码返回值P基本功能BUSY: = M50.1应用层(7)现场总线馆惠规范未使用AN M50.1 //如果操作完成(3)- (6)_R M50.0 //复位操作起动信号现场总境信息规范调试时令M50. 0为1, DB30中数据记录就被传物理层(1)8-485光纤1EC1158-2到从站的模拟量输人块。图2 PROFIBUS - DP协议结构5基于Labview控制系统通讯和编程4]LabView是直观图形化编程语言。它将软件和所有的报文具有海明距离HD =4,即可以检查各种不同的测量仪器硬件及计算机集成到一起,建立出最多3个同时出错的位。这是通过IEC870-5-1虚拟仪器系统。LabView 提供了大量的工具与函数的规定、选择特殊的报文起始和终止标示符使用无用于数据采集、分析、显示和存储。这使得用户可以间隙同步及使用奇偶校验位和控制来实现的。出错在数分钟内完成一套从仪器连接、数据采集到分析、的报文至少被自动重发一次。第2层的报文格式如.显示和存储的自动化控制系统。本文介绍了一种在图3所示。LabView 8.6平台上开发PC机和PLC实时监控的软令牌报文件的编程方法,构建主从式虚拟仪器测控系统。. SD4DA SA5.1 上位机LabView画面布局设计FDL状志请求报文循环水泵房按工艺要求设计以下监视界面。SD1 ASAFFCSD循环水泵房总界面:实时显示该环境监测点的水数据报文C SD2 TTLer ]SD2 IASFEDSAP JDUFcS ]泵和电机开启状态和对水泵、冷却塔启停控制。实时监视各管道压力和温度。图3 PROFIBUS 的报文结构警的中国煤化工显示何种报警、报4.2程序思 路简介YHCNMHG位,当吸水井达到主程序按工艺区分:分别编写功能块FC,并在组停泵水位,水泵运行停止。织块0B1中调用。功能块主要分为三部分:泵阀互趋势画面:各水池显示指定温度的一小时趋势曲锁、联动控制;模拟量转为数字量;水位、流量、温度报线图及监控子画面历史曲线,可查询十天内的任何时方数据检测与控制.机械研究与应用段温度监测点的温度和水位的历史曲线图。介绍如何优化。5.2 LabView与PlC通讯通道建立要在LabView中实现PC与PLC的实时通信,关键是如何在LabView中驱动SIEMENS CP5611通讯Tir时ta5c图卡。CP5611被驱动后,PC机即通过CP5611与Pof-bus总线连接,从s7 - 300地址块中读出数据或往地址块中写入数据。SIEMENS CP5611目前没有出召LabView的驱动程序,本文采取安装SIEMENS的OPC Server应用程序,利用DateSocke函数将LabView作为0PC的客户端进行通讯。5.2.1 OPC 介绍图4 LabView 程序后面板OPC是规范定义的标准接口,使得不同厂家之间软硬件的集成易于实现，只要硬件开发商提供LabView提供了丰富的按键控件功能,选择任一OPC Server ,软件人员无需编写低层的驱动程序,通控件,右键,选择properies IData Binding, 在Data过用户软件的OPC Client即可进行数据交互。Binding selection下选择Data Socket, Access type 中5.2.2 DataSocke 与OPC的通信[4)选择是read only或write only 或read write ,Path中选DataSocket 技术是基于Microsoft COM和ActiveX择OPC路径,按OK,即可。以上功能相当于每个控,用于共享和发布实时数据,是-种易用的高性能数件0PC的地址,调用起来更方便,不用再需要大量的据交换编程接口。它是以自己特有的编码格式传输For循环。各种类型的数据如字符串、数字、布尔量以及波形等6结语- -起传送。DataSocket 与OPC在体系上比较相似，加热炉循环水处理要求安全可靠，采用基于二者结构上都是客户机服务器模式,都为跨网络传LabView的PLC控制可以实现其自动化程度高,且开输数据定义了各自的传输协议,并以URL的方式访发周期短、人机界面友好等优点。而采用LabView自向服务器数据项目。不同的协议采用不同的URL标带的DataSocket与0PC通讯实时可靠。OPC作为数志。URL是DataSocket访问目标的唯-地址。访问据交换接口具有更好的可拓展性,将其他系统融合起格式为:ope: \Computer\OPCSever\lemName.来,构成综合监控系统。实现以PlC为核心的工业5.3圉形化编程语言控制 PLC的实现')控制系统的虚拟设计和调试。LabView通过Function Palette 的Data Communi-cation | DataSocket 面板下的打开、读写、关闭三个过参考文献:程读取或写人OPC数据。[1]西门子(中国)有限公 司自动化与驱动集团.深人线出西门子S7在DataSocket read. vi和DataSocket write. vi的编-300PLC[ M].北京:北京航空航天大学出版社,00.0写时-定要注意变量的设定，当读写为布尔量时，2] 陈锡辉,张锻鸿. labView 8.2程序设计从人门到精通[M].北京:清华大学出版社,2005.type链接定义为布尔量,以此类推。为了提高程序运[3] 张志,杜亚江,朱德桥.基于0PC技术的上位监控机与PlC的行效率，,在DataSocket open. vi时的timeout设置为-通信程序设计[J].兰州交通大学学报.2008,28 (3):55 -58.1,在DataSocket read. i的timeout设置为100,这样[4] Madalin Sedun Vlad, Valentin Srinlenin. Disance Poces Mo可以增大反映速率,也减少占用的内存°。nitoring Uing lsbVlEW Enionmen[ A]. Automation ,Qaliy end编程思路是按for循环不停地open OPC的每个Taing, Robovias (AQTR), IEEE Inenatiol Confrenee m变量的地址,在While大循环中采用事件结构激活该s] 王行奶,万伟,周 伟.基于LabVIEW与PLc之间通信接口设[C].2006.事件,读或写PLC中变量的变化，达到实时监控和显计[J].武权理工大学学报,2006.18(5):17 -21.示["(如图4所示)。[6]杨琪文 .陈剑桥.于labVIEW的温度参数测试系统设计[J].5.4 LabView 状态机结构优化程序以上编程会大量占用CPU,当再植人新的功能[7中国煤化工的测试系统特性分析能或者数据增多时会使整个程序处理数据变慢,以下YHC N MH G-27.●81●