西門子電抗器6SE7031-5ES87-1FE0技術參數

CPU

    CPU有PM571、PM581、PM582 和PM591四個不同的等級。均帶有：LCD顯示、操作按鍵、一個SD卡的擴展口和兩個集成的串行通訊口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可選擇集成以太網或者ARCNET網絡接口。此外，保留的CS31的通訊接口是考慮到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性。

通訊模塊

    除了CPU上集成的通訊接口外，每一個CPU上還可較多擴展4個通訊接口。這4個通訊接口可擴展為任意的標準總線協議。CPU上集成的兩個Modbus通訊接口和可選集成的以太網或ARCNET網絡接口外，通過通訊擴展接口還能擴展 : ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太網等總線接口。

I/O 模塊

    輸入/輸出模塊有模擬量和開關量兩大種類。每個輸入/輸出模塊均可直接插到端子板上，CPU本地和分布式擴展的子站，可較大擴展到7個輸入/輸出模塊。AC500還可以提供每一點都可以根據用戶的需求及可設置為輸入又可設置為輸出的開關量模塊。而模擬量的輸入通道可以通過軟件變輸入特性，可根據用戶的需求選擇：電流、電壓、熱電阻、差分和開關量輸入等信號類型。

分布I/O的接口模塊

    這種模塊集成了一定數量的開關量輸入/輸出，并且通過它實現和CPU 的通訊和分布I/O。這個分布模塊后面又可較大擴展7個輸入/輸出模塊。由于采用了FBP通訊技術，所以可以適合多種總線分布I/O。

AC500 Control Builder 編程

A    C500 Control Builder 編程是一套可對所有系列AC500 CPU進行編程的工程工具，這套編程軟件符合IEC61131-3的**標準，可支持五種不同的編程語言：

－功能塊（FBD）

－語句表（IL）

－梯形圖（LD）

－結構文本（ST）

－順控圖（SFC）

    這套軟件可完成AC500系統的全部設置，包括所有的總線接口，而且還有全面的自診斷功能、報警處理、可視化調試工具和開放的數據接口。此外還可以提供離線,變量跟蹤功能, 全面的自診斷功能、報警處理、配方管理和監視列表,可視化的調試工具,通訊接口的設置,開放的數據接口,工程接口。

應用

    AC 500可編程控制器已經在水處理、窯爐控制、水泥行業、電廠輔控、智能配電等許多行業有了相關的應用。實際的運行結果表明,系統,性價比高。AC500 PLC系統除了外形美觀，性能可靠，價格適中等特點，在項目具體實施中還具有如下優點：可設置輸入/輸出的開關量模塊，為備用點數的設置提供了方便并能進一步降；模擬量的每個輸入通道都可以設定電流，電壓或者熱電阻等輸入信號，使用方便；編程軟件中集成的MODBUS功能塊，非常實用，易于操作，大大節省了編程時間；此外，CS31總線的連接只需要普通的屏蔽雙絞線就可以完成，廉，操作靈活簡單。而CPU上的液晶顯示可以在系統故障后直接顯示系統的故障代碼，調試和設備維護時不需要連接編程設備就可以知道系統的哪個部分的哪個模塊的哪個通道出了什么故障。給系統調試和維護帶來了較大的方便

2 控制系統設計及實現

2.1 SLC500的特點

SLC500模塊化可編程控制器及輸入輸出模塊由羅克韋爾自動化公司生產，產品目錄號為1746和1747系列。該系列產品采用框架式結構，為在不同的工業現場使用提供了同樣穩定可靠的平臺。SLC500系統構成處理器、輸入輸出模塊和相關外部設備。處理器功能強大、使用靈活，并有各種內置通訊方式和不同容量的內存供用戶按需選擇。根據用戶的實際需要，輸入輸出模塊可以非常方便的擴展。同時羅克韋爾自動化提供了便捷的內置通訊接口、種類豐富的第三方專用模塊、簡單方便的基于bbbbbbs平臺的編程軟件。因而SLC500成為當前市場上較為流行的中小型PLC之一。


2.2 硬件配置

基于SLC的上述特點，本系統采用了美國羅克韋爾自動化公司的SLC505 PLC。系統所需的輸入/輸出配置是：開關量輸入100點；開關量輸出50點；模擬量輸入5點；模擬量輸出2點；在適當考慮余量的基礎上，實際的硬件配置如下：

⑴ CPU選用1747-L551；

⑵ 8塊開關量輸入，共16×8=128點；4塊開關量輸出，共16×4=64點；1塊模擬量輸入，共8×1=8點；1塊模擬量輸出，共4×1=4點；

⑶ 兩個機架，分別是10槽和7槽；

⑷ 交換機一臺

⑸ 上位監控操作員站一個

⑹ 工程師站一個



2.3 系統網絡拓撲

上位機通過RSLINX軟件，建立與PLC的聯系，可以通過RS232和以太網任意一種通訊方式通訊。本控制系統中，上位機監控操作員站通過以太網借助交換機與PLC進行通訊，設置工程師調試接口，同時交換機預留和其他系統進行數據交換和通訊的端口。網絡拓撲圖見下圖2.

軟件RSview-SE安裝在上位監控計算機，開發出工藝流程界面，通過以太網一方面把設備的狀態點取上來，在流程界面上顯示；另一方面把操作員發出的操作命令送到PLC，進而通過PLC的輸出驅動相應的設備做出動作響應。2.4 控制系統設計

通過PLC程序完成石油焦自動控制系統，結合上位監控操作員站，在主控室實現對現場各個設備、工藝參數的監視、控制、操作、調整。

在程序設計中，考慮上、下游設備之間的關聯性，設計了相關的連鎖保護，下游設備不運行，上游設備無法啟動；代表電機電流大小的4~20mA信號通過模擬量輸入模塊采集進PLC，送給監控界面顯示，控制調速皮帶速度的控制信號從軟件寫到PLC，再轉換成4~20mA的標準模擬信號控制皮帶調速。

在這個系統中有以下幾個需要注意、影響整個系統平穩運行的關鍵問題點：

2.4.1 實現系統設備在線切換控制

根據工藝設計要求，兩套篩分系統、兩個分料擋板和兩臺斗式提升機必須可以在線切換控制，即如果其中一套（臺）設備出現故障，操作人員可以在不停料的情況下，立即把另外一套（臺）設備加入流程控制，出故障的設備退出流程檢修。

設計的程序中考慮了在切換系統時，系統上、下游流程繼續運行，新進入流程的和即將退出流程的設備有一個時間段是同時運行，具體的參數需要根據實際情況進行整定。這樣能確保退出流程的設備里的物料能夠完全排出，新進入流程的設備不會造成堵料。


2.4.2 自動停車保護

從安全角度考慮，在輸送皮帶兩側安裝了拉繩開關。在斗式提升機的入口和出口處，安裝了堵料報警開關。在設計程序時，編制了如下的保護。

如果有人不小心摔到皮帶上或者違犯規定穿越（跨、鉆）正在運行的皮帶碰到拉繩開關，系統會立即停車，并發出聲光報警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復位按鈕故障，系統方可重新啟動。

一旦斗式提升機的入口或者出口出現堵料，堵料開關動作，系統會立即停車，并發出聲光報警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復位按鈕故障，系統方可重新啟動。

在設計PLC程序時，把兩個煅前日用料倉的高限報警信號引到PLC程序，一旦煅前日用料倉料位**過高限報警，操作人員沒有發現，程序會自動保護性的停止系統。


2.4.3 收塵器的脈沖振打控制

石油焦系統中有三個收塵器，為了延長脈沖閥的使用壽命，在咨詢廠家技術參數的基礎上，設計了收塵器收塵布袋脈沖振打控制的PLC程序。根據生產廠家提供的數據，在設計的PLC程序中采用定時器和計數器，精確地控制收塵器收塵布袋的脈沖振打時間和振打間隔時間，讓脈沖閥按照固定的順序依次振打。


3 上位機監控系統的設計

3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）的特點

RSview-SE作為Rockwell Software人機界面軟件產品家族的一員，支持諸如安全、畫面、報警、操作和報警記錄、趨勢等等HMI的核心功能，為企業提供集成的一體化的監控方案，為目前市場主流的上位機軟件之一，廣泛應用于冶金、化工、石油、食品、建材、水處理等領域，深受廣大用戶喜愛。它主要有如下特點：

基于網絡的分布式監控、共用的開發環境- RSview Studio、增強的羅克韋爾自動化優選連接方案、直接I/O數據關聯、透明的數據集成、畫面對象的VBA支持、數據通訊的冗余熱備、集成了bbbbbbs安全。


3.2 監控系統設計

正是看中了RSview-SE的上述優點，本設計選用RSVIEW-SE上位機軟件來實現石油焦系統的操作員上位機監控。RSVIEW-SE提供了強大的項目組態功能，項目設計者可以利用現有的圖形庫，建立自己的圖形對象，其模塊化的設計方法，大大提高了項目開發效率。
上位機監控系統包括系統工藝流程圖畫面和PC操作臺畫面。在操作臺界面上，設計了所有的操作按鈕，防止誤操作，相關的按鈕進行了集中放置；考慮到操作的方便性，部分設備設計了單動按鈕。在工藝流程圖界面上，為了能形象的反映現場設備的運行狀況，采用動、靜結合，不同的顏色表示不同的狀態以及平面和立體相結合的方式，建立上位機畫面。操作人員可以實時監視和控制整個工藝流程的設備運行狀況、主要工藝參數，并可方便的在畫面間切換。

在畫面上設計了設備的狀態，系統啟動前，按壓試燈按鈕，不滿足啟動條件的設備會出現紅燈閃爍，這樣檢修人員就直接到對應的設備出檢查處理，節約故障查找時間，提率。



4 結束語

該系統自2004年8月設計調試完成并投入運行至今，系統穩定，運行可靠，使用方便，自動化程度高，降低了定崗人員編制，提高了企業的工作效率；而且該系統具有一定的安全保護能力，受到了用戶的**。同時該系統在現場維護，設備調整和程序修改方便都體現了較強的優越性，因此具有很好的推廣應用價值。

Table 2 與添加通道或數據線有關的函數列表

（3）配置屬性。屬性分為公共屬性和通道/數據線屬性，而兩者又再被分為基本屬性與設備特有屬性。其中公共屬性為返回設備對象的所有可配置的公共屬性名及其可能的屬性值，應將對象作為Set函數的輸入參數；要返回設備對象的所有公共屬性及其當前值或為顯示某個屬性的當前值，應將對象或屬性名作為Get函數的輸入參數。對于通道/數據線屬性，則使用Channel(Line)屬性。

 

（4）獲取或輸出數據。包括啟動設備對象，記錄或發送數據及停止設備對象三個步驟。其中啟動設備執行Start函數、提取數據使用Getdata函數、發送數據前的數據排列使用Putdata函數、停止使用用Stop函數；另外運行狀態用Running屬性標識、記錄狀態由Logging屬性標識、發送狀態由Sending屬性標識，其取值均為On或Off。對于數字量I/O對象，該部分處理有所不同。

（5）。當不再需要設備對象時，應使用刪除函數Delete將設備對象從內存中，并使用命令bbbbb將對象從MATLAB工作空間中。

3.2 應用實例與分析

3.2.1 MATLAB對RS232 的串口通信設計

         MATLAB是一個跨平臺軟件，而此處使用的是自主設計的數據采集卡，因此不具備直接訪問的能力。但MATLAB的面向對象技術，已用一個對象把計算機串口封裝起來，只要用Serial函數創建串口對象即可[6]。關鍵語句為：s=serial(‘COM1’，‘BaudRate’,9600)。MATLAB封裝的串口對象支持對串口的異步讀寫操作，通過對異步讀寫設置，PC在執行讀寫串口函數時能立即返回，不必等待串口把數據串輸完畢。當*結束時就觸發事件，執行事件回調函數，對事件回調函數編程，進行數據處理，這樣可以大大提高數據處理的效率。

         MEX是MATLAB的可執行程序，是MATLAB調用其它語言編寫的程序或算法的接口，在bbbbbbs環境下是擴展名為DLL的動態鏈接庫。對MEX編譯器進行配置的方法是：在MATLAB命令窗口中運行mex-setup，選擇VC6.0++作為編譯器。用C語言編寫端口讀、寫的操作程序，程序包含有頭文件mex.h和mexFunction函數，mexFunction函數中nelhs表示輸出變量的個數，plhs包含指向輸出變量指針的數組，nrhs表示輸入變量的個數，prhs包含指向輸入變量指針的數組。接口編形成的MEX文件與參考文獻[7][8]類似，在此不再累述。

3.2.2 數據采集與分析