Profibus在水電站狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用
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上位機監(jiān)控程序設(shè)計
上位機是指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機，一般是PC,屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。下位機是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計算機，一般是PLC/單片機之類的。上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給上位機。簡言之如此，實際情況千差萬別，但萬變不離其宗：上下位機都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。
本文利用監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)上位機監(jiān)控程序，監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的軟件平臺工具，本系統(tǒng)選用西門子公司的WINCC組態(tài)軟件來完成監(jiān)控畫面的組態(tài)，數(shù)據(jù)庫的建立以及生產(chǎn)報表的形成，系統(tǒng)用戶管理等。
（1）監(jiān)控界面開發(fā)
本系統(tǒng)開發(fā)的人機界面主要有以下幾部分。l、水電廠實際運行主界面：根據(jù)運行現(xiàn)場的實際，動態(tài)顯示水電廠實際運行隋況。2、監(jiān)控界面：根據(jù)生產(chǎn)要求，組態(tài)監(jiān)控界面，包括運行方式、溫度和壓力的越限報警、導(dǎo)葉開度、閥門開度、有功、無功、水頭等。3、報表生成以及數(shù)據(jù)查詢界面：根據(jù)要求，自動生成生產(chǎn)報表，包括值班報表、日報表、月報表，輸出查詢主要設(shè)置按時間隨機查詢?nèi)魏我粋€時間段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)。
?。?）數(shù)據(jù)庫的建立和用戶管理
實時數(shù)據(jù)庫是本系統(tǒng)的核心，也是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)各部分均以實時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)公用區(qū)，進行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。數(shù)據(jù)庫的建立主要包括數(shù)據(jù)對象的建立和數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置兩部分；用戶管理主要用于設(shè)置系統(tǒng)的操作權(quán)限，因此對系統(tǒng)的操作權(quán)限提出了較高的要求，操作權(quán)限分工程師和操作員等級別，系統(tǒng)啟動和退出、運行參數(shù)的給定等必須具有相應(yīng)的操作權(quán)限。
PLC軟件設(shè)計
PLC 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。
本系統(tǒng)采用SIMATICS7-300的配套編程工具STEP7完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制、測試、調(diào)試和文檔處理。
?。?）網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)
本監(jiān)控系統(tǒng)是基于Profibus-DP的一個通信網(wǎng)絡(luò)，在STEP7中，必須進行硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。如本系統(tǒng)的兩個SIMATIC 300站，兩個SIMATIC PC Station,還要插入對象Profibus-DP,對于每個不同的對象，可以打開本對象的屙陛對話框，設(shè)置相應(yīng)的屬性。對于每個對象，還必須進行硬件組態(tài)，如SIMATIC 300的機架、CPU模塊、電源模塊和輸入輸出模塊（I/O）等；
?。?）PLC控制程序設(shè)計
通常，用戶程序由組織塊（OB）、功能塊和數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中，OB是系統(tǒng)操作程序與應(yīng)用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運行，F(xiàn)B、FC是用戶子程序，DB是用戶定義的用于存取數(shù)據(jù)的存儲區(qū)，本系統(tǒng)中它是上位機監(jiān)控軟件與STEP7程序的數(shù)據(jù)接口點。
基于$7-300 PLC的編程軟件STEP7是利用模塊化程序設(shè)計方法，由于其中許多模塊功能相近，只是參數(shù)不同，實現(xiàn)了代碼重用，大大簡化了軟件的開發(fā)和維護。
通信程序的設(shè)計
通信程序主要包括上位機和PLC之間的通信，PLC對被控對象的控制程序，上位機和遠程調(diào)試的通信三個方面。
?。?）上位機和PLC之間的通信
根據(jù)前面的硬件設(shè)計，上位機和PLC之間通過網(wǎng)卡CP5613進行通信，因此在WINCC軟件設(shè)計中，進行設(shè)備組態(tài)。從設(shè)備箱中選擇相應(yīng)的設(shè)備，進行屬性設(shè)置，主要包括基本屬性、通道連接、設(shè)備調(diào)試、數(shù)據(jù)處理四個屬性頁，編寫響應(yīng)的腳本程序，實現(xiàn)上位機和PLC之間的通信。
（2）PLC對被控對象的控制程序
為了實現(xiàn)對被控對象的控制，必須對PLC編寫相應(yīng)的控制程序，實現(xiàn)PLC和被控對象之間的數(shù)據(jù)傳輸，在STEP7中完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為被控對象分配網(wǎng)絡(luò)地址；在組織塊OB中選用SFC14"DPRD-DAT"系統(tǒng)功能塊，編寫程序，實現(xiàn)PLC對被控對象數(shù)據(jù)的讀?。煌ㄟ^調(diào)用SFC15"DPWR-DAT"系統(tǒng)功能塊實現(xiàn)向與被控對象相應(yīng)的模塊寫數(shù)據(jù)。
（3）上位機和遠程調(diào)度的通信
為了把機組的實際隋況及時傳送到遠程調(diào)試部門，以及把遠程調(diào)度的命令及時傳送到上位機，需要將t位機和遠程調(diào)度聯(lián)系起來。本系統(tǒng)中采用工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)上位機和遠程調(diào)度間的通[4].
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目前，PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)以它先進的技術(shù)優(yōu)勢，得到了廣泛地應(yīng)用，本文就是對現(xiàn)場總線技術(shù)使用的嘗試。在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，利用了當前比較流行的監(jiān)控組態(tài)軟件WINCC進行上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，大大節(jié)省了系統(tǒng)的開發(fā)時間，提高了系統(tǒng)的可靠性、通用性及可擴充性，大大簡化了軟件的開發(fā)和維護工作。通過Profibus-DP總線，主站與從站機（機組控制系統(tǒng)）構(gòu)成了一個結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)具有較高的性能價格比，并能根據(jù)實際要求進行擴充。
關(guān)鍵詞：
Profibus水電站狀態(tài)監(jiān)
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