多功能恒溫恒濕冷庫(kù)電器控制系統(tǒng)

本控制系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)，下位機(jī)主要完成各模擬量地輸入、運(yùn)算處理，再把控制的模擬量輸出給各控制電器。上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)各模擬量的顯示和記錄，設(shè)定目標(biāo)值以及改變控制模式等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)冷庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)通訊裝置和上位機(jī)軟件連接在一起，本系統(tǒng)使用MPI協(xié)議和w．mCC5．1實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通訊功能。

一、下位機(jī)一可編程序控制器

可編程序控制器(Progr鋤able Logic Contr011er)簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC，它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用。

1、可編程控制器特點(diǎn)：

1)編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。梯形圖是使用的最多的PLC的編程語(yǔ)言，其形象直觀，易學(xué)易懂；

2)功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶(hù)使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能；

3)硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用。

4)可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

5)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線(xiàn)工作量大大減少。

6)維修工作量少，維修方便。PLC的故障率很低，并且有完善的故障診斷功能。

7)體積小，能耗的。

2、可編程控制器的基本組成

1．CPU模塊

CPU模塊主要有微處理器(CPU芯片)和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPu模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶(hù)程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。

2．信號(hào)模塊

輸入(Input)模塊和輸出(0utput)模塊簡(jiǎn)稱(chēng)為I／0模塊，開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模塊簡(jiǎn)稱(chēng)為DI模塊和D0模塊，模擬量輸入、輸出模塊簡(jiǎn)稱(chēng)為AI模塊和AO模塊，它們同成為信號(hào)模塊。輸入模塊用來(lái)接受和采集輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)量輸入模塊有了接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)：模擬量輸出模塊用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。

3． 功能模塊

用于完成某些對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求高的控制任務(wù)。

4． 接口模塊

用來(lái)實(shí)現(xiàn)中央機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的通信

5．通信處理器

用于PLC之間、PLC與遠(yuǎn)程I／0之間、PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC接入肝I、PROFIBUS—DP、AS—i和工業(yè)以太網(wǎng)，或者用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。

6．電源模塊

PLC一般使用AC 220V電源或Dc 24V電源，電源模塊用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為Dc 24V電壓和背板總線(xiàn)上的DC 5V電壓，供其他模塊使用。

3、可編程控制器的工作原理

從整體的控制過(guò)程來(lái)說(shuō)，PLC根據(jù)輸入信號(hào)的狀態(tài)，按照控制規(guī)則進(jìn)行處理判斷，輸出控制結(jié)果，也就是程序的讀入、程序的執(zhí)行、程序的輸出，整個(gè)過(guò)程采用循環(huán)掃描的形式，每完成此三個(gè)步驟的時(shí)間成為掃描周期：

1)各狀態(tài)量的輸入階段。每次程序執(zhí)行前，PLC都會(huì)首先對(duì)各輸入模塊進(jìn)行掃描，將所有外部輸入信號(hào)的當(dāng)前狀態(tài)采集到輸入映像存儲(chǔ)器中，在掃描周期內(nèi)，即使外部信號(hào)發(fā)生變化，存儲(chǔ)器內(nèi)的信號(hào)不會(huì)發(fā)生變化，然后進(jìn)入程序執(zhí)行階段。

2)程序執(zhí)行階段。CPU從輸入存儲(chǔ)器把輸入量的狀態(tài)讀出，遵循由上到下、由左向右的先后順序?qū)φ麄€(gè)程序進(jìn)行掃描，按照控制要求進(jìn)行邏輯判斷和數(shù)學(xué)運(yùn)算，同時(shí)把每步的結(jié)果實(shí)時(shí)的寫(xiě)入相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。

3)控制信號(hào)輸出階段。在執(zhí)行完所有的程序后，CPU將輸出影響存儲(chǔ)器的內(nèi)容，通過(guò)輸出鎖存器輸出到輸出端子，來(lái)驅(qū)動(dòng)各個(gè)負(fù)載。完成整個(gè)掃描過(guò)程的控制工作。

4、西門(mén)子S7—300可編程控制器

本課題采用西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的軟件S7．300。S7系列包括三種：S7—200／300／400，其中S7．200適用于小型的編程，控制數(shù)字量接口和模擬量接口相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少；S7．300是一種中型的控制器，功能強(qiáng)大，攜帶的模塊豐富；S7．400主要適用與復(fù)雜的大型的控制系統(tǒng)。根據(jù)本課題的實(shí)際情況我們選擇S7．300作為我們的控制軟件。S7．300具有強(qiáng)大的編程功能；其編程語(yǔ)言就有三種：梯形圖語(yǔ)言(LAD)、語(yǔ)句表語(yǔ)言(STL)、功能塊語(yǔ)言(FBD)，不同專(zhuān)業(yè)的人可以根據(jù)自己的需要選擇適用于自己的編程語(yǔ)言：可實(shí)現(xiàn)編譯監(jiān)視程序；跟蹤監(jiān)視變量：程序從PLC上傳在上位機(jī)和從上位機(jī)下載到PLC；可以用PLCSIM進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)脫開(kāi)PLC編程和調(diào)試這樣可避免調(diào)試錯(cuò)誤把電器燒毀；也可以對(duì)PLC硬件進(jìn)行診斷和參數(shù)設(shè)置。

二、上位機(jī)一組態(tài)軟件WinCC5．1

W．mCC(Windows Con仃ol Center)是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的一種組態(tài)軟件?？蛇\(yùn)行在MicrosoR Wmdows98／2000／NT操作系統(tǒng)，WinCC系統(tǒng)可提供生成復(fù)雜可視化任務(wù)的組件和函數(shù)，生成畫(huà)面、腳本、報(bào)警、參數(shù)趨勢(shì)和報(bào)表等。而且winCC可以通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制和變換處理。它用Mi crosoft SQL Server 2000作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，可通過(guò)ODBC，OLE—DB，WinCC OLE—DB方便地訪(fǎng)問(wèn)歸檔數(shù)據(jù)；此外WincC還提供了0LE，DDE，ActiveX，服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)等接口或控件，能方便地與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；它還提供了大量的向?qū)?lái)簡(jiǎn)化組態(tài)工作，在調(diào)試階段可進(jìn)行在線(xiàn)修改。WinCC5．1主要包含以下九大部件；

1．變量管理器。管理winCC中所使用的外部變量、內(nèi)部變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序。

2．圖形編輯器。用于設(shè)計(jì)各種圖形畫(huà)面。

3．報(bào)警記錄。負(fù)責(zé)采集和歸檔報(bào)警信息。

4．變量歸檔。負(fù)責(zé)處理測(cè)量值，并長(zhǎng)期存儲(chǔ)所記錄的過(guò)程值。

5．報(bào)表編輯器。提供許多標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表，也可以設(shè)計(jì)各種格式的報(bào)表，可以按照預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行打印。

6．全局腳本。是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員用ANSI—C及Visual Basic編寫(xiě)的代碼，以滿(mǎn)足項(xiàng)目的需要。

7．文本庫(kù)。編輯不同語(yǔ)言版本下的文本信息。

8．用戶(hù)管理器。用來(lái)分配、管理和監(jiān)控用戶(hù)對(duì)組態(tài)和運(yùn)行系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。

9．交叉引用表。負(fù)責(zé)搜索在畫(huà)面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量、函數(shù)、OLE對(duì)ActiveX控件。

此軟件提供了大部分PLC系統(tǒng)的通訊通道，并形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，適用性強(qiáng)。http://www.frameer.com