基于PROFIBUS總線的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)

1、 基于PROFIBUS總線的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)Data Acquisition and Monitoring System Based on PROFIBUS 摘要本文主要講述如何利用Siemens公司S7-300系列PLC進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的數(shù)據(jù)采集，然后利用PROFIBUS總線和管理級(jí)的WinCC進(jìn)行通信，通過WinCC的組態(tài)界面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的監(jiān)控。關(guān)鍵詞 PROFIBUS;WinCC; PROTOOL；S7-300AbstractThis article mostly narrates how to perform local levels data acquisition by Siemens c

2、ompanys PLC of S7-300 series, then how to communicate with WinCC by utilizing PROFIBUS , and realize local levels monitoring by WinCCs configuration interface.Keywords PROFIBUS; WinCC; PROTOOL；S7-3001. 引言現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)1。許多的工廠已由原先的人工現(xiàn)場(chǎng)管理逐步轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控自動(dòng)管理形式，而PROFIBUS是目

3、前最成功的現(xiàn)場(chǎng)總線之一2。對(duì)此 ，本文敘述了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線在廣東南方制堿廠的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)過程。2 項(xiàng)目背景廣東南方制堿有限公司是我國(guó)華南地區(qū)一家中型純堿生產(chǎn)企業(yè)，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。工廠有將近10個(gè)車間，原系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的控制均采用傳統(tǒng)的儀表控制，各車間自動(dòng)化系統(tǒng)成為信息孤島，自動(dòng)化水平比低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低。為了實(shí)現(xiàn)信息化促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化、現(xiàn)代化的要求，為了實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌，工廠決定由原先的人工現(xiàn)場(chǎng)管理轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控自動(dòng)管理形式。3 PROFIBUS總線應(yīng)用廣東南方制堿有限公司利用西門子公司的S7-300系列PLC構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過PROFIBUS總線將采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

4、監(jiān)控中心進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)采用了多主站的工作方式，對(duì)每個(gè)主站，分別采用了PC一級(jí)主站、S7-300二級(jí)主站和ET200M系列從站，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4 車間硬件組態(tài)與軟件編程現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的組態(tài)即S7-300的組態(tài)，主要是在STEP 7軟件平臺(tái)下進(jìn)行的，在該平臺(tái)下，可以完成PLC的軟硬件組態(tài)。l 硬件組態(tài)首先啟動(dòng)STEP 7,可以利用向?qū)Ы⒁粋€(gè)項(xiàng)目和添加所需CPU的型號(hào)，本工程由實(shí)際需要選擇CPU315-2DP，它有MPI接口和DP接口。進(jìn)入項(xiàng)目以后，雙擊Hardware圖標(biāo)變可進(jìn)入硬件組態(tài)界面，組態(tài)后的界面類似于圖2所示：圖2 硬件組態(tài)通過該組態(tài)界面可以定義各模塊的

5、地址，信號(hào)類型，PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)屬性，以及站地址，其中站地址在與WinCC通信是很重要的一個(gè)參數(shù)。設(shè)定好硬件組態(tài)后，就要以此為依據(jù)進(jìn)行軟件組態(tài)。l 軟件編程以車間“出氨鹽水流量調(diào)節(jié)”信號(hào)點(diǎn)為例，首先建立符號(hào)表，符號(hào)表的作用是可以用直觀的名稱來代替地址符號(hào)，為以后的賦值帶來極大方便。符號(hào)表建立如表1：表1 信號(hào)點(diǎn)符號(hào)表符號(hào)地址數(shù)據(jù)類型注解TIC-5001PIW 256INT出氨鹽水流量調(diào)節(jié)然后建立數(shù)據(jù)塊（DB），數(shù)據(jù)塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集結(jié)果，以便其它對(duì)象的調(diào)用。在項(xiàng)目中插入一個(gè)數(shù)據(jù)塊對(duì)象，命名為DB1，雙擊進(jìn)入數(shù)據(jù)塊組態(tài)界面，組態(tài)信號(hào)點(diǎn)如表2：表2 數(shù)據(jù)塊1（DB1）地址名字類型初始值注解+

6、0.0TIC_5001REAL0.000000e+000出氨鹽水流量調(diào)節(jié)有了符號(hào)表和數(shù)據(jù)塊就可以進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)了，本實(shí)例實(shí)現(xiàn)實(shí)際值和工程值的轉(zhuǎn)換，使用梯形邏輯（LAD）生成S7程序。程序如下：圖3 程序圖示其中功能塊“SCALE”即系統(tǒng)自己帶的FC105塊，它是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)量程而編的一個(gè)比例程序。用于實(shí)現(xiàn)所需工程值的轉(zhuǎn)換；IN為信號(hào)輸入端，使用符號(hào)表中的數(shù)據(jù)，HI_LIM為工程值的最大值，這里為100，LO_LIM為工程值的最小值，這里為0，OUT 為信號(hào)輸出端，使之存入DB塊的相應(yīng)的地址。以后就可直接從中取數(shù)。各個(gè)車間的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子PROTOOL軟件組態(tài)。我們選擇1個(gè)畫面

7、部分實(shí)例，代表PID液位控制部分。 圖4 HMI圖示各個(gè)車間部分系統(tǒng)組態(tài)后，就可以利用PROFIBUS總線及WinCC中相應(yīng)的通信協(xié)議與管理級(jí)進(jìn)行通信，組成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。5 管理級(jí)WinCC以及與STEP7的通訊 WinCC為了能夠?qū)崿F(xiàn)與STEP7通訊，實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸，減低WINCC中過程歸檔的繁瑣，也大大的減低的錯(cuò)誤的發(fā)生概率。要將WinCC集成到STEP 7項(xiàng)目中，方法如下： WINCC選擇自定義安裝，在通訊中選擇驅(qū)動(dòng)，然后選中對(duì)象管理和AS-OS。接下來采用默認(rèn)的方式繼續(xù)下去即可。 在 STEP 7項(xiàng)目中，添加一個(gè)操作員站并將其名稱改變成已建立的WinCC項(xiàng)

8、目名稱。 將已建立的WinCC項(xiàng)目的所有文件復(fù)制并保存到STEP 7項(xiàng)目路徑“wincprojWinCC Project Path ”里。項(xiàng)目集成好后，打開變量記錄窗口，通過歸檔向?qū)нx擇過程值歸檔，添加變量，在變量選擇窗口中，可以看到集成的STEP 7中的變量，這正是我們所需要的變量，如圖5所示：圖5 變量選擇 本實(shí)例選取在STEP 7中組態(tài)的變量，即：車間DB1中的TIC_5001，單擊確定，選擇網(wǎng)絡(luò)連接，如圖4所示：圖4 網(wǎng)絡(luò)連接根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的協(xié)議，這樣就實(shí)現(xiàn)了WinCC與STEP 7的通信，從而避免了手動(dòng)的配置。根據(jù)實(shí)際的需要可以對(duì)歸檔變量進(jìn)行相應(yīng)的處理。對(duì)歸檔變量進(jìn)行處理，首先

9、涉及到與Sybase數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，因?yàn)樽兞慷即鎯?chǔ)在該數(shù)據(jù)庫(kù)中。簡(jiǎn)單結(jié)束如何通過C動(dòng)作連接數(shù)據(jù)庫(kù)，將上述歸檔變量TIC_5001從數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出，程序?qū)崿F(xiàn)如下：#include "apdefap.h"void OnClick(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName)char* path=”C:SIEMENSCommonsqlanyisql q b c”;char* parameters=”UID=DBA;PWD=SQL;DBN= CC_Project_02-09-10_21:17:1

10、3R”;char* action=”read D:WinCCProjectarchiv.sql”;char ExportArchive200;sprintf(ExportArchive, ”%s %s %S”, path,parameters,action);ProgramExecute(ExportArchive);其中，變量path包含了至isql.exe程序的路徑及調(diào)用參數(shù)，變量parameters包含了在交互式SQL登陸對(duì)話框中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接的條目：UID(用戶ID)；PWD（口令）；DBN（數(shù)據(jù)庫(kù)名稱），ODBC數(shù)據(jù)源的名稱，可在控制面板>ODBC>用戶DSB標(biāo)簽中確定，

11、變量action表示將要執(zhí)行的在archiv.sql文件中列出的SQL語(yǔ)句，這些語(yǔ)句概括在ExportArchive中，并用ProgramExecute()函數(shù)來執(zhí)行。archive.sql文件內(nèi)容為：select * from PDE#HD#duanshao#TIC_5001;output to D:WinCCProjectarchiv.txt format ascii文件實(shí)現(xiàn)功能：在打開的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，選擇測(cè)量值歸檔，然后用輸出命令導(dǎo)出到ASCII文件archiv.txt。6 結(jié)束語(yǔ)該項(xiàng)目自從2003年8月投產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行良好，通信從未出現(xiàn)任何問題。本系統(tǒng)選用的Siemens公司的自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)實(shí)際的運(yùn)用測(cè)試，