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开物组态软件在烧结炉监控系统中的应用

供稿:北京图灵开物技术有限公司 2007/9/29 10:05:00

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1 前言
随着计算机技术的发展,计算机在工业控制领域的应用越来越泛,而且由于计算机的价格越来越低,训算机控制也成为一种经济实惠的控制方式。在PC技术向工业控制领域的渗透中,组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。组态软件是使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。对于不同的系统只需根据各自的硬件结构分别进行软件组态,使用户能快速建立自己的人机接口界面。
2 组态软件的功能与结构划分
2.1 controX2000组态软件的功能
controX2000提供了强大的功能:全面支持ActiveX技术,提供极其灵活的面向对东的动态图形功能以及丰富的图形库,具有实时和历史数据的记录及超强的趋势曲线图设置功能,卓越的报警和报警的管理以及在线组态功能:拥有强大的数据库连接能力,提供灵活的报告与报表生成功能。
controX2000组态软件还为有其他特殊需求的用户提供了Web Server软逻辑等可以选购的组件,方便用户更快、更有效的利用控制系统来提高生产效率。
2.2 controX2000组态软件的结构
controX2000总体结构由Studio、iCore和View构成。Studio是一个工程开发设训工其:iCore作为数据处邢的核心,用于根据Studio的设计与硬件设备通讯,采集数据,实现数据的加工处理和传送:View从iCore获得通讯数据,并依据由Studio的动画设计显示动画画面,同时实现人与控制设各的交互操作。
3 系统硬件组成
烧结炉陈控系统要求采集九台烧结炉的工作电流、电压与温度等数据,用计算机对九台烧结炉的工作状态实行实时监控。系统结构图如图1所示。
每台钥丝烧结炉通过日本岛电SR80系列智能温度仪表陈控,仪表采用了专家PID算法,提供了RS485和RS232数字通讯端口可供选配。目前计算机至少有一个串行通讯端口RS232.但鉴于传输距离,传输速率及连网能力的要求,我们选用仪表的RS485通信接口,采用RS485总线构造以PC为上位机、岛电智能仪表为下位机的小型集散系统。通过此系统实现温度数据在智能仪表与计算机之间的双向传输。我们通过RS232/RS485转换器实现RS232信号令标准至RS485信号令标准的转换。由于转换硬件中采用了自动识别数据流向的技术,可以自动切换数据传输方向,因此无须通信握手信号,使得通信总线仅由一根屏蔽双绞线组成。 一号炉 9号炉

图1
图1 系统总体结构图
而通过传感器采集到的电流、电压模拟量及行程开关、电机开关数字量信号,通过信号处理后集中到插入式数据采集卡,采集卡安插在工控机扩展插槽内。采集卡采用研华PCL-812PG型I/O卡,它是一款ISA总线的半长卡,能够为PC其兼容系统提供五种最需要的测量与控制功能。这些功能包括:A/D转换,D/A转换,数字量输入,数字量输出及计数器/定时器功能。
4 仪表的系统驱动程序
系统驱动程序是连接组态软件与硬件的接口部分,通过调用硬件产商提供的驱动程序,对硬件进行操作。我们采用RS485总线进行工控PC与仪表的半双工通信,仪表的系统驱动程序设计取PC为主节点,多个仪表为从节点。主机与从机通讯时,根据从机设定的地址,共同约定的数据格式,波特率等通讯规约.发送通讯报文,从机在接收地址符合,接收字符格式和校验正确后才能进行正常的通讯。主机采用轮询方式向各个仪表发送报文,保持只有一个从节点与主节点进行通信,避免总线冲突。仪表系统驱动程序的通信流程如图2。
图2
图2 通信流程图

5 用组态软件进行系统设计
本系统在上位机以controX2000组态软件为开发平台。利用controX2000软件设计钥丝烧结炉温度监控系统主要包括设备配置、设计图形界面、构造数据库、建立动态连接、运行调试等几方面。(一)设备配置配置
设备配置就是完成与controX2000通讯设备的配置。本系统是智能仪表和数据采集卡与PC机端的controX2000软件通讯。先在硬件系统配置窗日中配置好计算机节点,然后在此计算机节点下进行智能仪表及采集卡的配置。配置方法是依提示框引导填入设备型号及相关参数即可。(二)设计图形界面
图形界面用于模拟实际现场和工控设备以及用表格曲线等单元传递信息,本系统设计图形界面的一大任务就是绘制烧结炉工作的模拟画面,如图3所示。此外还有曲线趋势画面和报警查询等画面的绘。
图3
图3 烧结炉模拟画面
(三)构造数据库
数据是用来描述工控对象的各种属性,controX2000的定义各种变量构成数据库。其中软件与硬件设备打交道的输入输出点叫I/O变量:一种是软件的全局变量,不与硬件打交道,叫内存变量;此外,controX2000还提供了一种图页变量,图页变量仅在当前图页有效,每个图页变量提供有限数量的模拟变量、数字变量与文字变量,极大的方便了可视动画的编程。在controX2000的开发环境下的标签配置窗口建立好I/0变量和内存变量,准确配置好每个变量的参数;图页变量则可在为每个图页建立动画连接及编写应用程序前创立。I/0变量与设备数据的交互由设备的系统驱动程序来实现。(四)建立动画连接
动画连接是指对在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立一种关系,当变量值改变时,在画面上以图形对象的动画效果表示出来:或者通过图形对象改变数据变量的值,以实现图
形界面与对象的双向控制。如图3所示的界面中我们要建立的动画有电机的运转、推舟与加热物体的行进、火焰的跳动等。动画连接的方法是在相关图页的属性对象框中进行正确的变量标
签的连接和事件脚本的编写。如果关于变量的事件脚本在工程运行时需要一直执行的,可在单独的图页里添入图页变量,在其扫描事件里编写程序,确定恰当的扫描周期,然后对该图页加载,就可达到目。也可在工程窗口中建立事件,编写程序周期执行或由条件触发执行。在开发此烧结炉监测系统时,把数字滤波程序,推舟运行的动画程序等集中在同一个页面的不同图页变量的扫描事件里,然后加载该图页。 (五)运行与调试
前面的设计都是在controX2000的开发环境Studio里进行,在界面设计后,就要通过运行与调试来检验界面设计的正确性了。运行该系统后,主要检查推舟进程是否与现场一致,报警信
息是否能及时准确的出现与记录等。调试过程中,I/0数据的准确交互是建立在controX2000开发系统时的设备配置、变量标签配置与硬件的一致性的基础上的。
6 结束语
以计算机为上位机的数据采集控制是现代陈控的发展方向,而使用组态软件来设计监控系统具有开发时间短、使用方便、可扩展性等优点。我们利用国产controX2000组态软件实
现对烧结炉的数据采集与监控,此系统己经正式投入运行,获得良好效果。

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