SIEMENS WinAC在全自动快速分析室中的应用
2003/9/5 16:20:00
摘要：
本文叙述了冶金行业全自动快速分析室控制系统的一种实现方案。SIEMENS WinAC通过CP5611卡利用Profibus－DP协议与PLC进行通讯；利用WinAC的逻辑运算功能对系统实现控制，同时WinAC完成简单的数据处理任务；人机界面使用VB开发，VB通过调用WinAC的控件来与PLC进行数据交换。
关键词:
控制系统 全自动 快速分析 WinAC Profibus
一、概述
目前国内冶金行业的快速分析室多数是由人工进行试样的分析和化验，不仅劳动效率低、成本高，而且获得分析数据也不够快捷。上海美诺福实验自动化有限公司是专业从事实验室自动化设备及系统设计和制造的企业，在冶金水泥行业的实验室自动化领域有多年的成功经验。为了提高目前冶金行业快速分析室的效率和速度，上海美诺福实验自动化有限公司独立开发、研制了国内首套MLF－AOE型全自动集装箱式快速分析室系统。此无人快速分析室是目前世界上最先进最快速的自动化光谱仪实验室，分析所需时间为进分析室开始至分析结束为一分钟至一分二十五秒钟，比以往提高70-100%。分析室采用了最新设计的光谱仪，数据的稳定性和设备维护保养间隔比以往都有较大的提高；光谱仪采用了单脉冲积分技术，低含量元素的分析重现性指标提高1-2倍，可以充分满足冶金工艺的分析要求。
二、系统简介
工作流程简图如下：
快速分析室由九大部分组成：代码输入终端、结果显示终端、溜槽装置、试样加工设备、机械手系统、缺陷检测系统、光谱分析仪、中心计算机以及辅助设备系统。
快速分析室的关键设备均为德国进口先进设备，例如：试样加工设备、机械手、缺陷检测系统以及光谱分析仪等。核心设备的高性能确保了整个快速分析系统数据结果的高效和精确。控制系统硬件主要选用德国西门子公司的工业控制产品，保证整个系统长时间工作无故障，成为真正意义上的无人快速分析室。
三、控制系统硬件构成
系统硬件网络图如下所示：
中心计算机串行口连接光谱仪计算机、机械手、代码输入终端、结果显示终端、缺陷检测装置和标签打印粘贴设备。中心计算机中安装CP5611卡利用Profibus DP协议连接辅助设备控制单元ET200和试样加工设备PLC（CPU315－2DP）。
中心计算机负责接收光谱仪分析数据，将分析结果存放在系统控制计算机的本地数据库中。并根据试样来源将数据传输给相关的过程计算机。数据管理程序则可以提供数据备份、检索、打印日常报表等功能。中心计算机设有热冗余，一旦发生故障，可以人工切换到冗余计算机上继续运行，以保证系统的高可靠性。
用于辅助设备控制的远程I/O模块选用SIEMENS ET200M，其主要用来完成溜槽系统、转盘系统以及其他辅助设备的输入输出信号的连接。辅助设备的控制由中心计算机上的WinAC来实现。
试样加工设备本身由CPU 315－2DP 控制，设备制造商已将CPU315作为DP主站组态，且同时加工设备DP网络中还挂接其他Profibus－DP从站，该网络通讯速度12Mbps，通讯距离约10M；同时中心计算机使用WinAC＋CP5611也做DP主站，下挂分布式I/O模块ET200M，在中心计算机和ET200M之间使用Profibus DP总线连接，通讯速度1.5Mbps，通讯距离约20M。鉴于系统中存在两个Profibus－DP主站，则两个DP网络选用DP/DP Coupler模块进行连接，实现数据的交换。
四、控制系统软件编程思路
操作系统Windows 2000 Professional + Service Pack 2；基于PC的控制软件采用WinAC Basic V3.0；PLC组态编程工具采用SIMATIC STEP7 V5.1；人机界面采用Visual Basic 6.0语言自行开发。
中心计算机安装SIEMENS WinAC软件作为DP主站联入Profibus DP1网络中，WinAC是西门子公司基于PC的自动化产品,它将控制、通讯、人机界面、数据处理等任务完美的集成于一台PC中。可利用STEP 7对WinAC进行编程和硬件组态。
人机界面选用VB编程开发，VB利用WinAC的控件来获取Profibus－DP网络上的数据，并将上位机发出的控制指令通过DP网络送到相应的PLC中；同时VB也负责接收来自中心计算机串口的数据，并将相关数据转发给相应的PLC。
中心计算机负责完成数据通讯任务,在光谱仪分析结束后实时的将分析数据直接写入相关过程控制计算机的数据库表单中。在过程控制计算机中建立两张表，一张为包括标志的字符数据类型的字段（显示用），一张不包括标志的数值数据类型的字段（为冶金模型准备数据）。
五、应用体会和经验
1、在使用STEP7软件对WinLC进行硬件配置完成以后，将配置下载到WinLC即将完成时出现“ The DP driver failed to initialize ”错误信息。后致电西门子技术支持，被告知：使用CP5611＋WinAC系统时需要安装CP5611卡的for WinAC的专门驱动程序。
2、使用WinAC的软PLC功能可以很方便的实现在VB和DP网络之间的数据交换，从而上位机人机界面可以使用VB较为容易的开发，节省了组态软件的成本，并可以形成自己独特的个性化界面和监控系统。
3、基于WinAC的一体化设计大大提高了控制器、人机界面和网络部件的数据交换速度。且WinAC采用STEP 7编程，即可应用于基于PLC的解决方案也可应用于基于PC的解决方案，如果需要的话，可以从PC机上无需对程序进行任何修改的传送到PLC中使用，使整个系统具有良好的兼容性和可扩展性。
附录：
姓名: 郭智勇
职称:在读硕士
电话:13916730512
单位:同济大学中德学院控制理论与控制工程专业
上海美诺福实验自动化有限公司（兼职）
地址:上海武东路100号0201＃信箱
邮编:200433
邮箱：magic_guo@21cn.com
姓名：陈波
职称：工程师
单位：上海美诺福实验自动化有限公司
地址：上海市虹口区曲阳路沪办大厦8－1501
邮编：200437
本文叙述了冶金行业全自动快速分析室控制系统的一种实现方案。SIEMENS WinAC通过CP5611卡利用Profibus－DP协议与PLC进行通讯；利用WinAC的逻辑运算功能对系统实现控制，同时WinAC完成简单的数据处理任务；人机界面使用VB开发，VB通过调用WinAC的控件来与PLC进行数据交换。
关键词:
控制系统 全自动 快速分析 WinAC Profibus
一、概述
目前国内冶金行业的快速分析室多数是由人工进行试样的分析和化验，不仅劳动效率低、成本高，而且获得分析数据也不够快捷。上海美诺福实验自动化有限公司是专业从事实验室自动化设备及系统设计和制造的企业，在冶金水泥行业的实验室自动化领域有多年的成功经验。为了提高目前冶金行业快速分析室的效率和速度，上海美诺福实验自动化有限公司独立开发、研制了国内首套MLF－AOE型全自动集装箱式快速分析室系统。此无人快速分析室是目前世界上最先进最快速的自动化光谱仪实验室，分析所需时间为进分析室开始至分析结束为一分钟至一分二十五秒钟，比以往提高70-100%。分析室采用了最新设计的光谱仪，数据的稳定性和设备维护保养间隔比以往都有较大的提高；光谱仪采用了单脉冲积分技术，低含量元素的分析重现性指标提高1-2倍，可以充分满足冶金工艺的分析要求。
二、系统简介
工作流程简图如下：
快速分析室由九大部分组成：代码输入终端、结果显示终端、溜槽装置、试样加工设备、机械手系统、缺陷检测系统、光谱分析仪、中心计算机以及辅助设备系统。
快速分析室的关键设备均为德国进口先进设备，例如：试样加工设备、机械手、缺陷检测系统以及光谱分析仪等。核心设备的高性能确保了整个快速分析系统数据结果的高效和精确。控制系统硬件主要选用德国西门子公司的工业控制产品，保证整个系统长时间工作无故障，成为真正意义上的无人快速分析室。
三、控制系统硬件构成
系统硬件网络图如下所示：
中心计算机串行口连接光谱仪计算机、机械手、代码输入终端、结果显示终端、缺陷检测装置和标签打印粘贴设备。中心计算机中安装CP5611卡利用Profibus DP协议连接辅助设备控制单元ET200和试样加工设备PLC（CPU315－2DP）。
中心计算机负责接收光谱仪分析数据，将分析结果存放在系统控制计算机的本地数据库中。并根据试样来源将数据传输给相关的过程计算机。数据管理程序则可以提供数据备份、检索、打印日常报表等功能。中心计算机设有热冗余，一旦发生故障，可以人工切换到冗余计算机上继续运行，以保证系统的高可靠性。
用于辅助设备控制的远程I/O模块选用SIEMENS ET200M，其主要用来完成溜槽系统、转盘系统以及其他辅助设备的输入输出信号的连接。辅助设备的控制由中心计算机上的WinAC来实现。
试样加工设备本身由CPU 315－2DP 控制，设备制造商已将CPU315作为DP主站组态，且同时加工设备DP网络中还挂接其他Profibus－DP从站，该网络通讯速度12Mbps，通讯距离约10M；同时中心计算机使用WinAC＋CP5611也做DP主站，下挂分布式I/O模块ET200M，在中心计算机和ET200M之间使用Profibus DP总线连接，通讯速度1.5Mbps，通讯距离约20M。鉴于系统中存在两个Profibus－DP主站，则两个DP网络选用DP/DP Coupler模块进行连接，实现数据的交换。
四、控制系统软件编程思路
操作系统Windows 2000 Professional + Service Pack 2；基于PC的控制软件采用WinAC Basic V3.0；PLC组态编程工具采用SIMATIC STEP7 V5.1；人机界面采用Visual Basic 6.0语言自行开发。
中心计算机安装SIEMENS WinAC软件作为DP主站联入Profibus DP1网络中，WinAC是西门子公司基于PC的自动化产品,它将控制、通讯、人机界面、数据处理等任务完美的集成于一台PC中。可利用STEP 7对WinAC进行编程和硬件组态。
人机界面选用VB编程开发，VB利用WinAC的控件来获取Profibus－DP网络上的数据，并将上位机发出的控制指令通过DP网络送到相应的PLC中；同时VB也负责接收来自中心计算机串口的数据，并将相关数据转发给相应的PLC。
中心计算机负责完成数据通讯任务,在光谱仪分析结束后实时的将分析数据直接写入相关过程控制计算机的数据库表单中。在过程控制计算机中建立两张表，一张为包括标志的字符数据类型的字段（显示用），一张不包括标志的数值数据类型的字段（为冶金模型准备数据）。
五、应用体会和经验
1、在使用STEP7软件对WinLC进行硬件配置完成以后，将配置下载到WinLC即将完成时出现“ The DP driver failed to initialize ”错误信息。后致电西门子技术支持，被告知：使用CP5611＋WinAC系统时需要安装CP5611卡的for WinAC的专门驱动程序。
2、使用WinAC的软PLC功能可以很方便的实现在VB和DP网络之间的数据交换，从而上位机人机界面可以使用VB较为容易的开发，节省了组态软件的成本，并可以形成自己独特的个性化界面和监控系统。
3、基于WinAC的一体化设计大大提高了控制器、人机界面和网络部件的数据交换速度。且WinAC采用STEP 7编程，即可应用于基于PLC的解决方案也可应用于基于PC的解决方案，如果需要的话，可以从PC机上无需对程序进行任何修改的传送到PLC中使用，使整个系统具有良好的兼容性和可扩展性。
附录：
姓名: 郭智勇
职称:在读硕士
电话:13916730512
单位:同济大学中德学院控制理论与控制工程专业
上海美诺福实验自动化有限公司（兼职）
地址:上海武东路100号0201＃信箱
邮编:200433
邮箱：magic_guo@21cn.com
姓名：陈波
职称：工程师
单位：上海美诺福实验自动化有限公司
地址：上海市虹口区曲阳路沪办大厦8－1501
邮编：200437
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