PLC設(shè)計(jì)中利用工控產(chǎn)品巧搭配使系統(tǒng)更優(yōu)化—廈門PLC培訓(xùn)

1．概述 
    隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平不斷的提高，工業(yè)工程逐漸走向大規(guī)模化、集成化。同時(shí)，越來越多的各具功能的工業(yè)產(chǎn)品充斥在我們設(shè)計(jì)人員的周圍，如何更好的利用這些多如繁星的產(chǎn)品，做到工程的蕞優(yōu)化，是設(shè)計(jì)人員一直努力的目標(biāo)。本文結(jié)合實(shí)際，談?wù)?/span>PLC在工程項(xiàng)目中的如何與其他產(chǎn)品巧搭配，使得整個(gè)系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)、高效、可靠。

2．項(xiàng)目背景
    在中海石油煉化公司惠州項(xiàng)目離心鼓風(fēng)機(jī)配套電自控系統(tǒng)中，系統(tǒng)配置如下：就地安置的低壓電控柜六套，用來完成各自風(fēng)機(jī)子系統(tǒng)的啟停等功能；PLC遠(yuǎn)地自控機(jī)柜一套，選用S7-300系列，采集整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的溫度、流量、油壓等模擬量后通過上位機(jī)輸出顯示、報(bào)警。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的溫度采集點(diǎn)有很多，本項(xiàng)目中每套風(fēng)機(jī)各有3個(gè)電機(jī)定子溫度、2個(gè)電機(jī)支撐軸承的溫度、風(fēng)機(jī)的2個(gè)支撐軸承的溫度和1個(gè)止推軸承的溫度，溫度點(diǎn)共計(jì)48個(gè)。若選擇西門子8點(diǎn)模擬量輸入模塊，則共需要6塊。（如圖1）再加上軸震動(dòng)度、油管壓力、出口風(fēng)壓等模擬量輸入，需要選用的PLC的模擬量輸入模塊的數(shù)量太多，成本高、安裝難。那么，如何在甚至提高系統(tǒng)性能的前提下盡可能的減少擴(kuò)展模塊呢？

3．提出新思路  廈門PLC培訓(xùn)找廈門術(shù)成自動(dòng)化PLC培訓(xùn)中心，國家jiPLC培訓(xùn)基地
    S7-300系列PLC的部分CPU配備了PROFIBUS DP主站/從站接口，所以我們可以利用PROFIBUS總線傳輸協(xié)yi來批量的獲取現(xiàn)場溫度信號。PROFIBUS –DP用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還ti供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)．診斷和報(bào)警處理。

    我們知道，溫度信號可以通過巡檢的方式集中采集，所以根據(jù)實(shí)際情況，我選擇陜西工業(yè)自動(dòng)化工程公司研制生產(chǎn)的SS7-16型16路溫度巡檢儀共3臺。但這種型號的溫度巡檢儀采用Modbus RTU協(xié)yi（RS485口）進(jìn)行通信，Modbus 協(xié)yi是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)yi，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它作為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備所組成的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。

圖1 模擬量輸入模塊采集溫度結(jié)構(gòu)示意圖

 

圖2 主—從傳輸形式采集溫度信號結(jié)構(gòu)示意圖

    兩示意圖分別是使用模擬量擴(kuò)展模塊和溫度巡檢儀采集溫度信號的示意圖，直觀的比較兩圖不難發(fā)現(xiàn)，主—從站的結(jié)構(gòu)形式具有以下優(yōu)勢：
1、節(jié)省硬件數(shù)量與投資。
2、節(jié)省安裝費(fèi)用。
3、節(jié)省維護(hù)開銷。
4、用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。
5、提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。 
既然這種思路有很大的優(yōu)勢，那么我們就可以拋棄模擬量輸入模塊，用溫度巡檢儀取而代之，下面我們對其更深入的進(jìn)行分析。 

4．列出兩種方案 
    針對兩種設(shè)備采用兩種協(xié)yi的情況，下位機(jī)需要增加一個(gè)設(shè)備來完成Modbus RTU協(xié)yi轉(zhuǎn)POFIBUS協(xié)y的i工作。雖然改變了選型思路給我們帶來了新問題，但工控市場上琳瑯滿目的產(chǎn)品能幫我們輕松的解決。針對Modbus RTU協(xié)yi轉(zhuǎn)POFIBUS協(xié)yi的問題，容易想到兩種方案。

方案一：利用CP341通信模塊。
    CP341模塊是S7—3001400系列PLC中的串行通訊模塊。該模塊具有1個(gè)可選的串行通訊口（本項(xiàng)目選為RS485口）CP341模塊可以同時(shí)與多臺串行通訊設(shè)備進(jìn)行通訊，如同時(shí)連接多個(gè)變頻器、巡檢儀等。其處理器可以特別方便和簡單地進(jìn)行參數(shù)化。如果采用RS422／485 Modbus RTU通訊方式，需要在發(fā)送的數(shù)據(jù)包中包括站號、數(shù)據(jù)區(qū)、讀寫指令等信息。供CP341模塊所連接的從站設(shè)備鑒別數(shù)據(jù)包是發(fā)給哪個(gè)站的。以及該數(shù)據(jù)包是對那個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行的讀或?qū)懙墓δ堋?/span>

方案一的通信硬件選擇表

    使用CP341的好處在于這種通信模塊與CPU同廠家，兼容性和可靠性好。缺點(diǎn)在于此模塊需要另付軟件和硬狗的費(fèi)用，對小型項(xiàng)目來說成本不低。 

方案二：利用協(xié)yi轉(zhuǎn)換器進(jìn)行協(xié)yi轉(zhuǎn)換

    協(xié)yi轉(zhuǎn)換器就是網(wǎng)橋，或稱工業(yè)網(wǎng)關(guān)，用于在鏈路層完成LAN之間或LAN與WAN之間數(shù)據(jù)包的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)及不同物理接口之間的轉(zhuǎn)換。如果以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)類型不同（比如以太網(wǎng)以及令牌環(huán)），因?yàn)楸舜瞬蛔R別對方的幀格式傳輸方法，所以單純依靠數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)yi是無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的相互連接因此這個(gè)問題在網(wǎng)絡(luò)層上進(jìn)行解決：方法是在不同的網(wǎng)絡(luò)類型中分別置兩個(gè)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間通過網(wǎng)關(guān)相連，因此網(wǎng)關(guān)起到協(xié)yi轉(zhuǎn)換的作用 。

    近年來協(xié)yi轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的品質(zhì)、性能日趨成熟，品牌也多種多樣，功能也十分強(qiáng)大，我們拿瑞典的“Anybus”為例說明如何在項(xiàng)目中使用。

    根據(jù)本項(xiàng)目的要求，我們可以選擇Profibus-DP Serial Gateway系列產(chǎn)品，通過配套的軟件可以選擇不同類型的串口（RS232/422/485/） Anybus Communicatorti供了一種Modbus RTU主站模式。在這種模式下網(wǎng)關(guān)輪詢一個(gè)或多個(gè)Modbus從設(shè)備并將從設(shè)備中獲取的數(shù)據(jù)映射到網(wǎng)關(guān)內(nèi)部存儲區(qū)。用戶可以選擇使用預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)Modbus命令，也可以利用網(wǎng)關(guān)的高級數(shù)據(jù)處理功能來定義通訊報(bào)文，這樣網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場總線主站之間交換的僅僅是所選擇的數(shù)據(jù)。這種功能很適合將溫度巡檢儀作為從站，然后利用網(wǎng)關(guān)依次對其采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。

 

方案二的通信硬件選擇表

    比較兩種方案，前者由于通信模塊與CPU同一廠家，系統(tǒng)較為可靠穩(wěn)定。但由于需要購mai軟件和加密狗，使得成本偏高；而后者更為經(jīng)濟(jì)，而且協(xié)y轉(zhuǎn)i換器體積小巧、使用簡便，更適合應(yīng)用在某些特殊的場合。另外，在項(xiàng)目要求寬泛的情況下，我們可以采用與PLC同協(xié)yi的從站設(shè)備，這樣省去了協(xié)yi轉(zhuǎn)換這一程序，讓系統(tǒng)更加優(yōu)化。 

5．結(jié)束語
    選擇產(chǎn)品、設(shè)備的目的是使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。五花八門的硬件、模塊就像一塊塊七巧板，不同的搭配組合會(huì)產(chǎn)成不同的效果。所以，當(dāng)我們在拿到一個(gè)項(xiàng)目并開始考慮選擇硬件時(shí)，可以多換幾種思路，并將每一種方案思路落實(shí)在圖紙上便于更加清晰的比較、推敲?？萍嫉倪M(jìn)步有目共睹，產(chǎn)品的功能日新月異，在工業(yè)設(shè)計(jì)中已沒有一成不變的方法，作為工業(yè)控制的一名技術(shù)設(shè)計(jì)人員，我們應(yīng)該勤動(dòng)腦、開闊思路，多快好省的解決問題。