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呼和浩特西门子中国代理商通讯电缆供应商
本文介绍了人机界面与PLC通讯,在双模式生产锅炉上的应用。在人机界面上显示实时运行数据, PLC通过程序控制输出信号来控制锅炉的运行,以调整不同模式下不同工作方式。
一、系统构成
一个锅炉有两种燃烧模式,
1、燃油
由PLC控制风机的运行、点火棒打火、油路电磁阀的开关,同时监视光电开关的开闭。在运行过程结束后,有复位按钮来重启程序。
2、燃气
由PLC控制风机的运行、燃气电火棒打火、气路点火电磁阀;同时监视光电开关的开闭,以控制正常燃烧电磁阀的开关。在运行过程结束后,有复位按钮来重启程序。
两种模式都要由PLC实时监视锅炉内的水温、水位、风机运行情况,并实时警报监控。
二、系统工作流程
有燃油、燃气两种模式。由操作工人控制两种模式开关。
在燃油模式下:1、PLC送电,风机运行1分钟后,点火棒打火;
2、5秒后,油路电磁阀打开;
3、油路电磁阀打开2秒后,若光电开关仍然关闭(未检测到火焰),则关闭油路电磁阀,并且报警。
4、风机在1分钟后停止。
5、按下复位按钮,重新启动程序。
6、如果温度达到设定值,锅炉停止工作,温度下降后自动启动.
7、锅炉低水位时,停止工作,并且报警,
8、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.
在燃气模式下:1、PLC送电,风机运行1分钟后,燃气电火棒打火;
2、5秒后,气路点火电磁阀打开;
3、点火电磁阀打开2秒后,若光电开关检测到火焰(接通),则打开正常燃烧的电磁阀后,关闭点火电磁阀。
4、点火电磁阀打开2秒后,若光电开关未检测到火焰,则关闭气路点火电磁阀,并且报警。
5、风机在1分钟后停止。
6、按下复位按钮,重新启动程序。
7、如果温度达到设定值,锅炉停止工作,温度下降后自动启动.
8、锅炉低水位时,停止工作,并且报警,
9、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.
三、系统配置方案
系统PLC是由正航A3系列配置,由于系统数字量点数为3进8出,所以选用CPU:A3-C2405DT;模拟量点数为2点,所以选用模拟量扩展模块:A3-AI0401LA;选用液位传感器和温度传感器配合模拟量模块采集信号。
上位机采用TP-200触摸屏,通过RS485通讯实时与PLC进行数据交流。
如果把金字塔结构与NBS模型或ISO模型比较一下,就会发现,PLC及其网络发展到现在,已经能够实现NBS模型/ISO模型要求的大部分功能,至少可以实现4级以下的功能。
PLC要提供金字塔功能或者说要实现NBC/ISO模型要求的功能,采用单层子网显然是不行的。因为不同层次实现的功能不同,所承担的任务的性质不同,导致他们对通信的要求也就不一样。在上层所传送的主要是些生产管理信息,通信报文长,每次传输的信息量大,要求的通信的范围也比较广,但对通信实时性的要求却不高。而在底层传送的主要是过程数据及控制命令,报文不长,每次通信量不大,通信距离也比较近,但对实时性及性的要求比较高。中间层对通信的要求正好居于两者之间。
由于各层对通信的要求相差甚远,如果采用单级子网,只配置一种通信协议,势必顾此失彼,无法满足所有各层通信的要求。只有采用多级通信子网,构成复合型拓扑结构,在不同级别的子网中配置不同的通信协议,才能满足各层对通信的不同要求。
PLC网络的分级与生产金字塔的分层不是一一对应的关系,相邻几层的功能,若对通信要求相近,则可合并,有一级子网去实现。采用多级复合结构不仅使通信具有适应性,而且具有良好的可扩展性,用户可以根据投资情况及生产的发展,从单台PLC到网络,从底层向高层逐步扩展。下面具几个有代表性公司的PLC网络。
一、A-B公司的PLC网络
A-B公司是大的PLC制造商,占据全美市场份额45%。图1表示了A-B公司的PLC网络,采用的是3级总线复合型拓扑结构。底一级为远程I/O系统,负责收集现场信息,驱动执行器,在远程I/O系统中配置周期I/O通信机制。中间一级为高速数据通道DH+(或DH,DHⅡ),负责过程监控,在高速数据通道中配置令牌总线通信协议。一级可选用Ethernet(以太网)或者MAP网,这一级负责生产管理。在Ethernet网中配置以太网协议,在MAP网中配置MAP规约。
图1 A-B公司的PLC网络
二、SIEMENS公司的PLC网络
西门子公司是欧洲大的PLC制造商,在大中型PLC市场上,西门子与A-B公司的产品齐全。图2表示了西门子公司的S7系列PLC网络,采用3级总线复合型结构,底一级为远程I/O链路,负责与现场设备通信,在远程I/O链路中配置周期I/O 通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线,可承担现场、控制、监控三级的通信,采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式;后者是一种主从式总线,采用主从轮询使通信。一层为工业以太网,负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为的以太网协议,在上层向用户提供TF接口,实现AP协议与MMS协议。
图2 SIEMENS公司的S7系列PLC网络
三、MODICON公司的PLC网络
20世纪90年代初德国奔驰集团属下的AEG公司全资收购了MODICON公司,现在称之为AEG-MODICON。MODICON的PLC产品在美国市场上所占份额居二位。图3表示了AEG-MODICON的PLC网络,采用了3级总线复合型的拓扑结构。其一级为Ethernet或MAP网,分别配置Ethernet(DECent)协议及MAP规约,负责传输生产管理信息。下一级为远程I/O链路,采用周期I/O方式通信,负责PLC与现场设备的通信。中间一级为Modbus+或者Modbus网,配置Modbus协议,采用主从方式通信。
图3 AEG-MODICON公司的PLC网络
四、松下电工公司的PLC网络
日本松下电工公司推出的FP系列PLC是世界PLC市场上的一匹黑马,大有后来居上之势.图4表示了松下电工公司的PLC网络,这是一种4级子网的复合型网络,即可采用总线/总线/总线/总线4级复合,也可采用总线/总线/环/总线4级复合。
松下电工的PLC网络一级为以太网,配置以太网协议,可与商用以太网互联,负责传输生产管理信息。下一级为远程I/O链路,采用周期I/O通信方式与现场设备交换信息。中间两级负责过程监控,无论环形还是总线型,其应用层均采用MEWTOCOL协议。
图4 松下电工公司的PLC网络
五、GE-FANUC公司的PLC网络
近美国的通用电气公司(GE)与日本的数控FANUC公司合并成立了GE-FANUC公司,其PLC产品在美国市场所占份额居三位。GE-FANUC的PLC网络产品是在标准化方面进展快的产品,图5表示了GE-FANUC的PLC网络。
图5 GE-FANUC公司的PLC网络
由图5可见,GE-FANUC的公司PLC网络有两种结构。一种是右侧的4级总线复合型拓扑结构,一种是左侧的2级总线复合型拓扑结构。
GE-FANUC的公司PLC网络一级子网为GEnet MAP宽带局域网,采用全MAP3。0协议,通信速度高达10Mb/s,用于传输生产管理信息。
Genius网是GE 2级结构的底层子网,他相当于系统90-70可编程控制器的远程I/O链路,负责与现场单元交换数据,采用GE-FANUC协议。
GE 4级复合结构的3级子网为GEnet MMS Ethernet网或者GEnet MAP载带网,前者采用Ethernet协议,后者采用MAP3.0协议。2级为CCM网,采用GE的CCM协议及RTU协议,按主从方式通信,1级子网为SNP望,这是一条多点链路,采用SNP协议,按主从方式工作。
从上述五家有代表性的公司的PLC网络结构分析中可以清楚地看到,PLC网络采用复合型拓扑结构,大多数由3级总线或4级总线复合而成。



该方案的特点于下:
1、强大的网络和通信功能
德维森的所有PLC型号都可以同时支持2个以上的通信口,并可以利用RS485通信口进行组网,把多达128台V80小型PLC组进同一个现场总线网络内,为主的PLC上带一个GPRS DTU模块,为监控网络提供一个透明的上网的通道。
选用GPRS DTU代替无线RTU也可以在成本上大大的降低,在有电话线的地方仅可以选用Modem,使整个系统的造价达到优。
2、功能强大的CPU模块:
M32DT模块是16路数字量输入和16路晶体管输出的CPU模块,本身带有两个通信口,一个RS232和一个RS485,内部带MODBUS主从通信协议和FREE通信协议,可以与各种HMI或者各种组态软件通信,目前德维森为各吹塑成型机厂商提供的通信协议库文件也使各厂商自行开发上位机软件提供了相当多的便利。
M40DT内带FLASH存储器,可以将各种参数存储在本地,同时还带有掉电保持的RAM芯片,可以保证使用的性和便利。
M40DT高速的运算速度和完备的数学运算能力使其在需要大通信和模拟量处理的环境从容应对。
3、性高,抗干扰能力强
整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余,另外V80全系列产品都通过了CE认证,也为用户产品的出口打下了良好的基础。
4、编程简单方便
V80 PLC支持IEC61131-3的PLC语言标准,可以简单方便的进行复杂控制编程,同时其支持在线编程,也就是在运行态下可以进行调试和修改程序,使监控现场的在线升级和扩展变得相当简单。
5、
一个32点经济型V80小型PLC M32DT-AC-E的价格比同样点数的数采模块还要,同时还带有强大的图形化编程功能使其成为了一个强有力的分布式监控平台。
6、可与其它厂商的产品方便的互通
可与任何三方厂商的数采模块、人机界面、触摸屏、文本屏、变频器、智能仪表进行通信。
7、商业的组态软件
选用商业的组态软件,使监控的灵活性和通用性得到大大提高,并可以加挂各种数据库。
四、结论:
德维森作为国内技术力量的国产PLC研发、生产、服务提供商为众多的数采和远程监控系统提供的解决方案,为客户将采集、控制、远程监控和优化合而为一。
一部14站组装和校验线
一部10站终测试线