跟著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的飛速開(kāi)展，不僅對生產(chǎn)進(jìn)程自動(dòng)化，也對生產(chǎn)管理提出了更高的要求。經(jīng)過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)把自動(dòng)操控與計算機管理體系結合起來(lái)，集管理和進(jìn)程操控為一體是當今工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)展的趨勢。復雜的進(jìn)程操控體系，常選用兩級網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，底層用現場(chǎng)總線(xiàn)以便操控設備盡可能靠近被控生產(chǎn)進(jìn)程現場(chǎng)，上層選用工業(yè)以太網(wǎng)，監控級相對會(huì )集于主控室內，然后實(shí)現對生產(chǎn)進(jìn)程的會(huì )集管理和渙散操控。這樣構成的操控體系具有實(shí)時(shí)性好、牢靠性高、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，比傳統dcs體系更經(jīng)濟，更牢靠。為了適應這一方式的開(kāi)展要求，提高試驗教學(xué)質(zhì)量，使工科學(xué)生在校期間就能遭到杰出的工程實(shí)踐訓練，因而開(kāi)發(fā)了基于工業(yè)以太網(wǎng)及現場(chǎng)總線(xiàn)的進(jìn)程操控體系試驗設備。
體系裝備及網(wǎng)絡(luò )結構
試驗設備操控體系由上位機監控體系和下位機plc操控體系兩部分構成。整個(gè)網(wǎng)絡(luò )選用兩層網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，上層為工業(yè)以太網(wǎng)，用于上位機pc之間以及上位機和下位機plc之間的通訊，底層為profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)，用于下位機plc主站（dpm1）和四個(gè)從站（dps1-dps4）之間的通訊，其間，plc主站和從站操控液位、壓力和溫度流量等進(jìn)程操控試驗設備。體系用simatic step 7軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )組態(tài)、硬件組態(tài)以及plc操控程序的編寫(xiě)，并用組態(tài)軟件simatic wincc實(shí)現了上位機與plc的動(dòng)態(tài)銜接。
2.1 現場(chǎng)部分
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現場(chǎng)部分是所需操控的液位、溫度流量和壓力試驗設備，變送器將采樣數據轉化成4～20ma的電流信號，直接接入sm334模塊（模擬量輸入/輸出模塊），經(jīng)模/數轉化變成0～27648的數字量。開(kāi)關(guān)量的輸入輸出接入sm323模塊（數字量輸入／輸出模塊）。
2.2 操控單元
操控單元選用西門(mén)子plc，s7-300系列plc功用強大，選用模塊化規劃，有中心處理單元（cpu）、各種信號模塊（sm）、通訊模塊（cp）、功用模塊（fm）、電源模塊（ps）、接口模塊（im）等，有多種標準的cpu可供挑選。經(jīng)過(guò)cpu上集成有profibus-dp接口、mpi接口或通訊模塊能夠銜接 as-i接口、profibus總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)體系。
本體系主站選用西門(mén)子s7-300系列plc，其cpu為315-2dp。它履行指令時(shí)間短，掃描1000條指令不需10ms，足以滿(mǎn)意操控的時(shí)間要求。主站還帶2個(gè)信號處理模塊（di16/do 16、ai 4/ao2）和一個(gè)通訊模塊cp343-1（用于上位機和plc之間經(jīng)過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊）。從站選用profibus-dp分布式i/o et 200m，帶2個(gè)信號處理模塊（di 16/do 16和ai 4/ao2），從站沒(méi)有中心處理器單元，各從站之間經(jīng)im153接口模塊經(jīng)過(guò)dp總線(xiàn)進(jìn)行銜接。組態(tài)之后，添加的分布式i/o與plc站中的本地i/o具有一致的編址。
網(wǎng)絡(luò )體系原理
profibus-dp是一種國際性、開(kāi)放式的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，首要用在工業(yè)進(jìn)程操控領(lǐng)域。參照iso/osi參考模型，profibus-dp中沒(méi)有第3層到第7層，直接數據鏈路映像（ddlm）供給易于進(jìn)入第2層的用戶(hù)接口，用戶(hù)接口規則了用戶(hù)及體系以及不同設備能夠調用的使用功用。它是專(zhuān)為工業(yè)操控體系和設備級渙散i/o之間的通訊規劃，用于分布式操控體系的高速數據傳輸，其模塊可取代價(jià)格昂貴的24v或4～20ma并行信號線(xiàn)。中心操控器經(jīng)過(guò)高速串行線(xiàn)同渙散的現場(chǎng)設備進(jìn)行通訊，多數數據交換進(jìn)程是周期的，主站周期地讀取從站的輸入信息并向從站發(fā)送輸出信息。除周期性用戶(hù)數據外，profibus-dp還供給智能化設備所需的非周期性通訊，以進(jìn)行裝備、確診和報警處。
2.3 上位機
上位機為四臺工控機，主機界面規劃選用西門(mén)子的wincc組態(tài)軟件，保證了與工控機的完全兼容。軟件集成了組態(tài)、腳本語(yǔ)言、opc等先進(jìn)技術(shù)，供給了windows操作體系環(huán)境下使用各種通用軟件的功用。該軟件具有適用于工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程的圖形顯示、操控和報警畫(huà)面、實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)、歸檔以及報表打印等功用模塊。另外wincc還有對simatic plc進(jìn)行體系確診的選項，給硬件的維護供給了便利。
體系使用程序的開(kāi)發(fā)和運轉軟件為step7 v5.2，它是適用于s7-300/400 plc系列的編程、組態(tài)標準軟件包。經(jīng)過(guò)step 7 v5.2用戶(hù)能夠完成以下使命：
?。?） 網(wǎng)絡(luò )組態(tài)，設置銜接和接口;
?。?） 組態(tài)硬件;
?。?） 編寫(xiě)和調試用戶(hù)程序。
現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)驗裝置