基于profibus总线的数据采集监控系统

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基于PROFIBUS总线的数据采集监控系统DataAcquisitionandMonitoringSystemBasedonPROFIBUS摘要本文主要讲述如何利用Siemens公司S7-300系列PLC进行现场级的数据采集，然后利用PROFIBUS总线和管理级的WinCC进行通信，通过WinCC的组态界面进行现场级的监控。关键词PROFIBUS;WinCC;PROTOOL；S7-300AbstractThisarticlemostlynarrateshowtoperformlocallevel’sdataacquisitionbySiemenscompany’sPLCofS7-300series,thenhowtocommunicatewithWinCCbyutilizingPROFIBUS,andrealizelocallevel’smonitoringbyWinCC’sconfigurationinterface.KeywordsPROFIBUS;WinCC;PROTOOL；S7-3001.引言现场总线(Fieldbus)是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网[1]。许多的工厂已由原先的人工现场管理逐步转向基于网络的远程监控自动管理形式，而PROFIBUS是目前最成功的现场总线之一[2]。对此，本文叙述了Profibus现场总线在广东南方制碱厂的应用实现过程。2项目背景广东南方制碱有限公司是我国华南地区一家中型纯碱生产企业，具有较强的市场竞争能力。工厂有将近10个车间，原系统现场的控制均采用传统的仪表控制，各车间自动化系统成为信息孤岛，自动化水平比低、劳动强度大、效率低。为了实现信息化促进产业化、工业化、现代化的要求，为了实现与国际接轨，工厂决定由原先的人工现场管理转向基于网络的远程监控自动管理形式。3PROFIBUS总线应用广东南方制碱有限公司利用西门子公司的S7-300系列PLC构成数据采集系统，通过PROFIBUS总线将采集的现场数据传输到监控中心进行处理，实现远程监控。系统采用了多主站的工作方式，对每个主站，分别采用了PC一级主站、S7-300二级主站和ET200M系列从站，系统结构图如图1所示：图1系统结构4车间硬件组态与软件编程4 现场级设备的组态即S7-300的组态，主要是在STEP7软件平台下进行的，在该平台下，可以完成PLC的软硬件组态。l硬件组态首先启动STEP7,可以利用向导建立一个项目和添加所需CPU的型号，本工程由实际需要选择CPU315-2DP，它有MPI接口和DP接口。进入项目以后，双击Hardware图标变可进入硬件组态界面，组态后的界面类似于图2所示：图2硬件组态通过该组态界面可以定义各模块的地址，信号类型，PROFIBUS的网络属性，以及站地址，其中站地址在与WinCC通信是很重要的一个参数。设定好硬件组态后，就要以此为依据进行软件组态。l软件编程以车间“出氨盐水流量调节”信号点为例，首先建立符号表，符号表的作用是可以用直观的名称来代替地址符号，为以后的赋值带来极大方便。符号表建立如表1：表1信号点符号表符号地址数据类型注解TIC-5001PIW256INT出氨盐水流量调节然后建立数据块（DB），数据块用于存储数据采集结果，以便其它对象的调用。在项目中插入一个数据块对象，命名为DB1，双击进入数据块组态界面，组态信号点如表2：表2数据块1（DB1）地址名字类型初始值注解+0.0TIC_5001REAL0.000000e+000出氨盐水流量调节有了符号表和数据块就可以进行相应的程序设计了，本实例实现实际值和工程值的转换，使用梯形逻辑（LAD）生成S7程序。程序如下：图3程序图示其中功能块“SCALE”4 即系统自己带的FC105块，它是根据现场信号量程而编的一个比例程序。用于实现所需工程值的转换；IN为信号输入端，使用符号表中的数据，HI_LIM为工程值的最大值，这里为100，LO_LIM为工程值的最小值，这里为0，OUT为信号输出端，使之存入DB块的相应的地址。以后就可直接从中取数。各个车间的数据采集与监控系统采用西门子PROTOOL软件组态。我们选择1个画面部分实例，代表PID液位控制部分。图4HMI图示各个车间部分系统组态后，就可以利用PROFIBUS总线及WinCC中相应的通信协议与管理级进行通信，组成PROFIBUS网络系统。4管理级WinCC以及与STEP7的通讯WinCC为了能够实现与STEP7通讯，实现过程数据的自动传输，减低WINCC中过程归档的繁琐，也大大的减低的错误的发生概率。要将WinCC集成到STEP7项目中，方法如下：⑴WINCC选择自定义安装，在通讯中选择驱动，然后选中对象管理和AS-OS。接下来采用默认的方式继续下去即可。⑵在 STEP7项目中，添加一个操作员站并将其名称改变成已建立的WinCC项目名称。⑶将已建立的WinCC项目的所有文件复制并保存到STEP7项目路径“wincprojWinCCProjectPath”里。项目集成好后，打开变量记录窗口，通过归档向导选择过程值归档，添加变量，在变量选择窗口中，可以看到集成的STEP7中的变量，这正是我们所需要的变量，如图5所示：图5变量选择本实例选取在STEP7中组态的变量，即：车间DB1中的TIC_5001，单击确定，选择网络连接，如图4所示：4 图4网络连接根据实际情况选择相应的协议，这样就实现了WinCC与STEP7的通信，从而避免了手动的配置。根据实际的需要可以对归档变量进行相应的处理。对归档变量进行处理，首先涉及到与Sybase数据库的连接，因为变量都存储在该数据库中。简单结束如何通过C动作连接数据库，将上述归档变量TIC_5001从数据库中导出，程序实现如下：#include"apdefap.h"voidOnClick(char*lpszPictureName,char*lpszObjectName,char*lpszPropertyName){char*path=”C:\SIEMENS\Common\sqlany\isql–q–b–c”;char*parameters=”UID=DBA;PWD=SQL;DBN=CC_Project_02-09-10_21:17:13R”;char*action=”readD:\WinCC\Project\archiv.sql”;charExportArchive[200];sprintf(ExportArchive,”%s%s%S”,path,parameters,action);ProgramExecute(ExportArchive);}其中，变量path包含了至isql.exe程序的路径及调用参数，变量parameters包含了在交互式SQL登陆对话框中进行数据库连接的条目：UID(用户ID)；PWD（口令）；DBN（数据库名称），ODBC数据源的名称，可在控制面板—>ODBC—>用户DSB标签中确定，变量action表示将要执行的在archiv.sql文件中列出的SQL语句，这些语句概括在ExportArchive中，并用ProgramExecute()函数来执行。archive.sql文件内容为：select*fromPDE#HD#duanshao#TIC_5001;outputtoD:WinCCProjectarchiv.txtformatascii文件实现功能：在打开的数据库内，选择测量值归档，然后用输出命令导出到ASCII文件archiv.txt。4结束语该项目自从2003年8月投产运行，设备运行良好，通信从未出现任何问题。本系统选用的Siemens公司的自动化产品经实际的运用测试，性能稳定，极大的减低了劳动强度、提高了工作效率、提高了企业自动化水平，实现了工厂的管控一体化，达到了企业的要求。参考文献[1]台方.可编程序控制器应用教程.北京：中国水利水电出版社,2001[2]郑晟等.现代可编程序控制器原理与应用.北京:科学出版社,1999作者简介：许星(1979-),男,安徽安庆人，硕士研究生，主要研究方向网络控制系统集成。4