工控机和PLC控制系统在混凝土管节蒸汽养护中的应用

1 引言 近年来，随着微处理器、计算机和数字通讯技术的迅猛发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。它不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术与信息处理技术融为一体，成为具有过程控制功能、数据存储处理功能、联网通信功能的多功能控制器。在PLC组成的控制系统中，一般由PLC作为下位机，完成数据采集、状态判别、输出控制等，上位机完成采集数据信息的存储、分析处理、人机界面的交互以及打印输出，以实现对系统的实时监控。这种控制系统充分利用了工控机和PLC各自的特点，实现了优势互补。 2 自动化系统组成 在管节蒸气养护电气控制系统中主要包括三大部分：工业计算机（简称IPC）控制系统，可编程控制器(简称PLC)控制系统和测温模块传感器系统。 工业计算机（IPC）控制系统：选择研祥工控机作为上位机，亚控组态王软件作为开发平台，利用其强大的图形处理、数据处理以及通讯能力，与PLC进行数据交换，完成实时监控任务。并且能存储报表数据、报警文件及图形文件。 可编程控制器(PLC)控制系统：用韩国LS（原LG）公司生产的MASTER-K120S系列PLC作为控制单元，存储和调用温控曲线数据，进行自动化逻辑控制。 测温模块传感器系统：用虹润精密仪器有限公司生产的铂电阻测温模块HRF2-8ADP和香港昌辉数字显示控制仪表作为通讯及显示单元，温度传感器为Pt100铂电阻传感器。 见图1 图1 系统框图 3 工艺介绍 系统根据设定的温控曲线（如图2），由热电阻传感器采集温度，PLC对其进行数据处理及逻辑运算，然后输出信号以使电磁阀动作。 主要功能是：当系统启动时，温度采集模块HRF2-8ADP采集热电阻传感器模拟量信号，并转换为数字量。PLC通过MODBUS－RTU RS-485通讯，读出各个温度值，然后和已经写入的温控曲线作出比较，控制供热电磁阀的导通情况。 工控机实时记录温度时间曲线及报表数据，查询及打印。 图2 温控曲线 4 组态 系统人机界面如图3所示。 本系统组态软件选用北京亚控公司的组态王6.5。在系统中的作用有： （1） 监视整个过程 对整个工艺进行监视并可“软手”进行自动操作 （2） 显示状态 显示阀门、温度、时间等状态或数据 （3） 温控曲线 温控曲线反映出实际测量值按设定曲线变化的情况，实时显示温度控制曲线，存储和打印 （4） 有文字显示报警的位置 能进行故障报警以及简单的故障处理 （5） 有历史报表和历史曲线等功能 数据报表是反应生产过程中的数据、状态等，并对数据进行记录的一种重要形式。是生产过程必不可少的一个部分。它既能反映系统实时的生产情况，也能对长期的生产过程进行统计、分析，使管理人员能够实时掌握和分析生产情况。 5 PLC通信控制编程 1）温度采集模块HRF2-8ADP通信方式 虹润温度采集模块与MASTER-K120S的数据通信采用的是MODBUS－RTU通讯。 HRF2-8ADP主要参数（表1） 请求读数据通讯协议： 为获取模拟量数据，必须向HRF2-8ADP发出读数据命令，如下所示： a. D35： HRF2-8ADP温度采集模块所在RS－485网络中的地址，我们可以理解 为从站地址，例如D35＝H3031，即D35H＝30H、D35L＝31H，表示该从站地 址是01号； b. D36：除00H、05H和D36数据外的所有数据累加和，并且仅取16bit的低位 数据，同时转换为ASIC码。例如，求和计算结果为2345H，则D36H＝34H、 D36L＝35H； 获取HRF2-8ADP 8个温度采集模块数据的通讯协议： 向HRF2-8ADP发出读数据命令后，就可从HRF2-8ADP获取8个温度数据组，具体解释如下： a．RH、ADRL为读取对应HRF2-8ADP的地址； b．AD0HH、AD0H、AD0L、AD0LL为HRF2-8ADP的第一个通道的数据、依次类推；SUMH、SUML为除00H、02H及SUMH、SUML外所有数据累加和，并且仅取16bit的低位数据，同时转换为ASIC码。例如，求和计算结果为7890H，则SUMH＝39H、SUML＝30H，获取的数据组通讯协议如图所示： 主要参数设置如下： 模块地址：0CH 通讯速率：9600bps； 通讯格式：1位起始位、8位数据位、偶校验、1位停止位 通讯控制协议：MODBUS RTU。 2）PLC初始化设置 对MASTER-K120S 的初始化是通过程序参数设置的。如图3 图3 通信参数设置 3）PLC通讯程序 部分程序如下： (1):指定从站地址和功能代码 (2):地址设定 代码‘16’的地址为0，在MODBUS通讯协议中实际地址为‘4000’。 (3):读取数目设定 (4):MODBUS通讯指令 6 结束语 本系统综合了工业PC机和PLC的优点，计算机作为上位机提供良好的人机界面，进行全系统的监控和管理，PLC作为下位机执行可靠有效的控制，利用工控组态软件实现PLC与计算机通信。系统结构简洁，可靠性高，已成功的应用于江苏某公司混凝土管节蒸汽养护系统中，具有一定的推广性。  参考文献 [1] 组态软件用户手册；北京亚控，2005 [2] 可编程逻辑控制器操作手册；韩国LS产电，2005 [3] 虹润HRF2－8ADP使用手册；虹润精密仪器公司，2005