现场总线技术在循环水处理中的应用

24工业仪表与自动化装置2007年第1期现场总线技术在循环水处理中的应用俞梅孙娜涨张丽芳大连交通大学电气信息学院辽宁大连116028)摘要:主要论述了一种循环水动态模拟裝置现场总线控制系统的设计方案。该系统安全可靠操作界面友好能满足循环水处理的自动控制要求具有显著的节能效果。关键词猸环水; ab VIE W oPC服务器微型消息总线(MMB);中图分类号狸TP273文献标识码:A文章编号:000-0682(2007)1-0024-03Application of Feildbus technology in circulating water treatmentDepartment of Electricity and Information Dalian Jiaotong University Liaoning Dalian 1 16028)Abstract This passage introduces a project on circling water simulate equipment base on Fiuldbuscontrol system. This system with safety capability friendly interface could be satisfied with all requirements of auto-control on water treatment. It obtained objective effects on energy saving applicationKey words circling water oPC server Lab vIEW micro message bu( mMB引言体、以计算机为中心的系统编程、组态、维护、监控等功能为一体的工作平台。该文设计采用的就是基于在化工、制药、冶炼等工业中对污水的处理是现场总线技术的控制系统至关重要的问题。工业水处理的要求是既能最大限度地节约工业冷却水及药剂量,又能有效地防止设1现场总线控制系统备的腐蚀和结垢减少对环境的污染。一般都预先循环水动态模拟裝置现场总线控制系统构成如采用一套模拟实验裝置来模拟整个循环水处理的过图1所示:上层是由OPC服务器、 LabVIEW DSC和程采用监测换热器的方法模拟生产装置换热器的下载调试程序组成的上位机系统;下层是由智能测操作条件采用饱和蒸汽作为热介质运行一段时间控组件构成的下位机系统。后取下测算污垢热阻,从而计算所需要的药剂量。然而循环水处理工艺是一个多参量(温度、流量、下载与abVIEW DSCpH值等)多任条泵的关断风门阀门开度等)的调试程序oP服务器系统因此需要一个具有智能监控和综合管理功能嵌入式网关为一体的系统来进行管理使之安全可靠地运行。上位机系统随着电子技术、自动控制技术和计算机网络技cAN总线微型控制系统术的发展现场总线控制系统FCS)以其全数字、全分散、全开放的绝对优势成为21世纪工控领域的新智能组件]…[智能组件代主流产品被广泛应用于工业生产现场现场总图1整个控制系统线控制系统是以现场总线技术为核心,以基于现场11上位机系统总线的智能LO、智能传感器或智能仪表为控制主中国煤化工网关是采用CAN网卡CNMH③线与以太网之间的协收稿日期2006-06-12基金项目辽宁省教育厅重大项目工业控制现场智能化设备议转换实现工业PC机与CAN总线的通信功能。的嵌入式构件平台研究”基金资(202031003)网卡是上位机上运行的监控软件与现场智能测控组作者简介俞椒(1982-),女硕土生主要研究方向为现场件的软件之间进行数据交换的桥梁具有上位机、现总线控制系统的开发与应用场智能测控组件之间的数据交换现场智能测控组2007年第1期工业仪表与自动化装置件故障检测系统时钟的确定等功能OPC通信协议就要求运行一个OPC服务器。这里上位机采用基于 LabVIEW dSC的监控软件。用的OPC服务器是 Matrikon公司的该 OPC ServerLabⅤEW( Laboratory Virtual Instrument Engineering的接口定义符合OPC规范主要由 OPC Serve服Workbench)是实验室虚拟仪器集成开发平台的简务器)对象、 Group(组)对象、Iem(项)对象组成称它是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器开发环其服务器配置文件以.xml为扩展名。它支持应用境之-。 Labview的最大特色是采用编译型图形层所用的 MODBUS协议通过物理接囗RS232传送化编程语言-G语言( Graph Programmin),它与数据,整个通信过程可以简单地理解为:abⅤIEWPascal Basic等传统语言最大的区别在于传统编程将要发布的数据先送到OPC服务器然后OPC服语言用文本语言编程程序的执行依赖于文本所描务器通过串口RS232传给底层设备汇abⅤEW读现述的指令洏IaⅤEW使用图形语氜即各种图标、场数据就是将传到OPC服务器中的数据读上来并图形、符号、连线等)以框图的形式编写程序。在前面板显示出来2。LabvIew作为上位监控软件可以实现以下功1.3下位机系统能漖据采集与流程显示实时与历史数据曲线显嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和示故障诊断和事故报警数据存储浏览及报表打印软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及功能友好的人机交互等等。但是用 LabVIeW实外设器件和O端口、图形控制器等。软件包括嵌现事故报警、系统事件发生、实时与历史数据曲线显入式操作系统与架设在其上的应用软件3。嵌入示及安全性功能时都是通过复杂编程实现的因式系统的核心是嵌入式微处理器。设计中下位机采此对于不熟练 LabVIEW的用户来说,相对较难。用的就是以三合仪表公司开发的智能测控组件鉴于此NI公司推出了 LabVIEw的附加模块SHCAN6XXX为硬件以微型消息总线(MMB)为软数据记录监控模块 DSC Datalogging and Supervisory件的嵌入式系统Control module)此模块是专为过程控制设计的,它1.3.1下位机硬件的设计提供了实现过程控制软件所必需的控件和功能模智能测控组件 SHCAN6XXX是选取T公司生块如实时历史趋势图、报警、数据报表等等。因此,产的TMS320F2812DSP作为核心处理器内部软件利用 LabVIEW+DsC"的设计方法来开发监控软包括实时嵌入式多任务操作系统、构件库以及以构件在上述功能的实现过程中既操作简单又无需件装配序列形式存在的应用软件4。O板的全部大量的编程工作,更能节省开发时间提高开发效功能包括以下部分模拟量输λ(AⅠ)最多16路、模率拟量输出(AO)多12路、开关量输入(D1)和开关1.2OPC服务器量输出(DO)加起来最多29路、频率输入FI)路OPα ole for process control)采用客户机/服务CAN通信、RS232通信队从而可以实现现场数据的器的结构基于 Microsoft的 COM/DCOM对象模型采集、分析计算和控制显示功能。并且采用了由实和 ActiveX技术,该技术完全支持分布式应用和异时多任务操作系统、实时监控软件、任务级组态软构环境下应用程序之间软件的无缝集成和互操作件、实时数据库等构成的现场智能测控仪表软件集性。OC给控制系统应用程序之间的通讯建立了成技术支持在线组态。个接口标准在控制设备与控制软件之间建立了1.3.2下位机软件的实现统一的数据存取规范这个接口规范不但能够应用MMB工程始于1998年灼现场总线控制系统于单台计算机而且可以支持网络上分布式应用程中的现场智能测控构件″的研制而提岀的软件构序之间的通讯以及不同平台上应用程序之间的通件模块加组态序列构成软件解空间”的软件设计思想构件服务——消息序列”模式进行了充在该控制系统中为了实现数据通信任务采用分研中国煤化工B软件系统提出了基了一种 LabvieW+OPC"的方法由于 LabvIeW软于消CNMH吉构。件平台支持 DataSocket技术 DataSocket技术是一种MMB嵌入式系统应用软件编程语言引入IEC能很容易地通过各种连接传送测量数据实现实时61499标准JEC61499标准定义了一整套独立于具数据共享的技术。体实现方式的、设计模块化的、可重用的、分布式的DataSocket技术支持oPC通信协议,要使用工业过程测控系统( IPMCS)舶的基本概念和思路采26工业仪表与自动化装置2007年第1期用鲁棒的、可重用、即插即用的软件组件——功能块功能现场装置中运行的组态,可以通过 MIMBIDEFunction block)作为分布式应用的主要模块。系进行调试。统设计者可根据控制功能需要选择特定功能块并MMBIDE以 Editplus Text Editor软件为平台通按照IFC61499标准将其输入输岀通过网络互连形过其提供的配置用户工具”菜单可以将INⅤA虚成完整的工业应用从而构建面向对象的、全开放拟机、组态和参数下载程序及参数实时监控控件外的、全分布的新型工业控制系统挂到用户工具栏中,方便用户使用。 MMBIDE具有MMB是一种基于CAN总线开发的分布式现场以下功能总线控制系统图2为MMB的总体结构图它将软(1)组态源程序编辑、编译、调试件构件技术应用于实时嵌入式系统使系统具有很2)参数源程序编辑、编译好的裁剪性即用户可以根据特定的需求选择系统3通信源文件编辑、编译;提供的构件从而灵活实现自己的系统。MMB嵌入(4)组态下载式系统应用软件的功能模块库是各种控制和算法的(5)参数下载集合有17大类120种特定的功能模块实时数据(6)实时参数显示。库具有2048点各种类型的控制运行参数是系统参数、功能模块工作参数、控制参数运行变量等的集2结束语合该文阐述了循环水动态模拟装置的整个现场总RS-232CPC|现场监控软件(下载组线控制系统的设计与实现,包括了上下位机的设计服务器态、实时数据监控)以及上下位机之间的数据通信采用现场总线技术RS-232C类组态软件(实时监服务器腔:Fⅸ和 Lab view等)使得系统功能完善操作界面简单很大程度上提高了循环水处理的自动化程度。该控制系统的运行表sPI总线扩展EEPROM明在保证设备正常运行的同时也为工厂节约了大CAN总线量的资金。参考文献CAN-Ethernet ITMS320C2812 TMS320C2812网桥更件内核硬件内核[1]杨乐平,李海涛. LabVIEW程序设计与应用[M]北图2MMB体系结构京电子工业出版社2002[2]乔毅袁爱进唐明新等.基于 LabVIeW和OPC的MMB集成开发环境( MMBIDE是MMB针对应数据通信的实现J]控制工程2005(3):53-15用系统开发者需要开发的进行构件装配和测试的软件,它为用户提供了项目前期组态编辑、编译、下载,[3]卞正刚论嵌入式系统的发展J]仪器仪表与分析检测2004(1)1-3以及后期组态调试的软件平台。操作人员根据工程[4]何苏勤王忠勇TMs3202000系列DSP原理及实用实际要求现场进行构件装配(即组态)通过集成开技术M]北京电子工业出版社2003发环境用户工具栏中外挂的INVA虚拟机编译成智[5]黄方王智.基于IEC61499和设计模式的控制系能仪表可以识别的机器代码再使用用户工具栏中统设计方流J]信息与控制2005(2)75-80外挂的组态下载和参数下载程序通过OPC服务器[6]袁爱进微型消息总线系z大连大连三合仪表下载到智能仪表中使智能仪表可以实现各种控制2004第三届全国工业过程测量和控制标准化技术委刘霜秋主任在会上做了重要指示并通报了国家员会(SAC/TC124)第四次全体委员会议于2006年标准化工作在十一五”期间的两个发展阶段目标10月24日~10月27日在重庆西南大学举行。国和十二项重点保讦措施家标准化管理委员会高新技术部刘霜秋主任、谷晓中国煤化工示委会所做的主要工作宇处长、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所薛以CNMHG会议审查了涉及仪表平所长、西南大学黎小龙副校长、北京分析仪器研系统功能安全和可编程仪器接口等内容的五项国家究所郑增德所长、西安工业自动化仪表研究所刘耀标准。会议特邀IEC/TC65主席 Roland heidel先生武所长、西南大学计算机与信息科学学院刘枫副院做了IC/^T℃65结构调整和技术标准发展情况的报长等出席了本次会议。参加会议的代表共有90告