显示控制仪表与PLC系统组建

1 引言 在系统工程控制项目中AI显示控制仪表已广泛的安装在设备、系统内与其他仪器组合在一起使用。本文将对显示控制仪表与PLC组合集成应用的优点方法及应用进行分析介绍。 现场控制系统的设计过程中，不但要考虑采用哪种控制设备，需要考虑使用目的，现场操作使用过程，要施工布线、盘内配线简单，还要考虑设备接续的兼容性，能连接多少台？连接的距离多远？怎样处理数据？通讯的速度？此外，维修的便利性、开发设计的工时、成本等多在项目的考虑之中。 2 把温度数据读取到PLC的优点 2.1 方案分析 在显示控制仪表的基础上进一步增加通信功能，提高了显示控制仪表的附加值。通过通信功能把测量数据送至电脑、触摸屏或PLC，以此可以管理、分析温度数据，有利于高质量的生产管理。 为了实现复杂的机械动作，在设备上采用PLC的案例越来增多。PLC随着控制技术的不断发展进化，现在其功能已接近于电脑。PLC不但可以处理字节等数据，而且还可以与外部仪表进行通信。用PLC的PID运算功能的温度模块，需要编写程序，复杂繁琐费时，而且还需要编程人员有PID控制的专业知识。一旦PLC故障，则温度控制部分也就停止工作了。 把调节PID控制部分交给外部显示控制仪表来执行，PLC仅提供逻辑控制等信号，充分发挥外部显示控制仪表具有多种功能，可以实现许多PLC无法实现的功能。由于显示控制仪表部分是独立的，即使PLC故障而导致设备的动作停止，也可以继续进行PID显示控制。 HMI触摸屏近期的发展中最为重要的突破在于，该产品采用了高性能RISC CPU、32M大容量内存和可任意扩展1～4G的CF闪存卡存储功能，具有了海量记录数据的功能，实现了数据、报警记录功能，将一个完整的工业现场的数据记录在CF闪存卡内，随时读取保存。 2.2 方案优点 显示控制仪表和PLC配合使用的优点归纳如下。 （1）大幅度地减轻PLC的负担； （2）用显示控制仪表独自具有的功能实现PLC不能实现的功能； （3）实现了控制风险分散； （4）在触摸屏或电脑上同时显示顺序状态和控制数据显示状态； （5）根据工况状态来控制设备的运行； （6）以履历的方式显示警报以及与设备的联系； （7）容易变更每种产品的参数设定； （8）进行温度的程序配方控制设定； （9）实现了电脑或触摸屏扩展CF闪存卡存储功能，来记录数据高质量的生产管理。 3 温度控制器与PLC的集成方法 如上所述，显示控制仪表和PLC配合使用的优点受到设计和现场技术人员的好评，已被广泛应用。因为当初显示控制仪表的数据以电脑管理为主，开发显示控制仪表的通信协议时，首先考虑的是与电脑的连接。各个显示控制仪表、PLC厂家之间的通信协议各自独立，没有统一规定。为了把温度控制器和PLC接续，需要两者的通信接口和协议一致。在PLC的RS485自由口编写通信程序。 3.1 把对方仪表的协议以任意地址编写程序的方法 大多数PLC为了与外部仪表进行通信，可以配合仪表的协议而编写程序，所以在PLC侧编写收发信的通信程序，做成外部仪表可以理解的数据排列就可实现通信。采用这种方式的比较多。 3.2实际应用 工业场合中,用1台PLC控制器连接多台显示控制仪表来控制 温度.液位.流量等.灵活地控制多台仪表,以达到设计控制目的。 可编程控制器 用RS-485通信指令,方便的实现与多台厦门[宇电]AI仪表的串行通信.成功的实现了用单台控制器对多台仪表的灵活控制。 可编程控制器允许在一个RS-485通信接口上连接多达101台[宇电]仪表,仪表大于60台时,需加一个RS-485中继器，RS-485通信口通信距离长达1.2KM以上。 宇电AI仪表的串口通信协议 对于AI仪表其通信方式为RS-485, (1个起始位,1个或2个停止位,8位数据,无奇偶校验)通信传输数据的波特率(1.2K 2.4K 4.8K 9.6K 19.2K 可在仪表叁数baud中设定) 系统的总体设计 图1为系统的总体设计方框图,这里重点突出可编程控制器与AI仪表RS-485接口部分。在工业现场,RS-485通信是应用较多的一种通信方式,图中可编程控制器通过RS-485通信接口与多个AI仪表相连接,最多可达到101台,每台仪表被赋予各自的地址码,用以识别身份,( 地址码可在仪表参数Addr中设定).这样可编程控制器的RS-485通信口便能通过通信线对挂在下面的所有仪表进行控制操作。 本例采用可编程控制器和AI仪表进行RS-485通信,实现了单台控制器控制多台AI仪表的任务,并能实时检测各仪表的运行状态,整个系统控制灵活方便, 方案结构简单,开发成本低,周期短,既使在恶劣的工业环境下也能稳定工作。如下例： 冷库控制：温控器通讯、温度监控记录、定时除霜、 随着产品种类冷冻冷藏行业生产厂家越来越多的面对海外客户，这些客户均要求有产品在冷冻冷藏过程中的工艺参数主要是温度参数的记录、报告，因此要对原有的控制系统进行升级改造。为了最大限度的减少投资，利用在原有温度控制器的基础上加装一个RS485通信模块及国产可编程控制器（Haiwell PLC）可非常经济方便的实现这些要求。现就对这一系统应用作一介绍。 如上图所示，系统主要有带RS485接口的温控器、可编程控制器、触摸屏等组成。 工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能，用Haiwell PLC的RS485口与16个温控器通信，采集各个冷库的温度，再通过Haiwell PLC的RS232口与计算机通信，在触摸屏用应用软件对各温度进行采集记录。 A、系统优点： 1、利用Haiwell PLC的专用通信指令MODR与MODW实现与AI显示控制仪表的数据读取与数据设定通信。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，无需对特殊位、特殊寄存器编程，也无需管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。 2、Haiwell PLC内置标准Modbus协议，还可轻松实现与组态王软件通信； 3、利用原有的显示控制仪表加装一个通信模块，大大节约客户投资成本并大大节省改造工作量、改造时间； 4、Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与第3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与计算机通信，用RS485口与AI宇电显示控制仪表通信。 B、主要硬件配置： 1、可编程控制器：HW-S32ZS220R 1台 2、AI显示控制仪表 AIBUS 16台 3、触摸屏 1台 C、程序设计亮点： 1、 利用MODR及MODW指令非常容易的实现与AI显示控制仪表通信； 2、 利用Haiwell PLC内置实时时钟功能及时间开关TIME指令，一条指令即实现每天定时除霜功能； 利用可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能及便利的指令集，经济高效的实现冷冻冷藏过程工艺参数的采集记录，满足客户国际化的要求。可广泛应用于冷冻冷藏行业旧系统改造及新系统的技术升级。 3.3 开放式现场总线的方法 开放式现场总线也叫开放式网络，是各PLC厂家公开的规格。因为接在PLC上的各种仪表被统一为相同规格，所以无论哪个生产厂家的仪表都可以接续。开发程序时不用考虑其厂家的差异。 这些开放式现场总线由各PLC厂家主导制定了多种规格，有各自为政之感。AI的仪表对应各种现场总线，如上所说。 4 结束语 显示控制仪表进行温度、压力、流量的控制，PLC进行顺序动作的控制，可以发挥各自的特长。其数据通过通信的方式进行管理，提高生产性。使显示控制仪表在控制系统中显示了强大的优越性，应用广泛。