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本文介绍了基于OMRONC200Hα和工控组态软件组态王的一种分布式监控系统，及其在综合站房--制冷站、热交换站、循环水站监控系统中的应用。详细阐述了该系统的硬件结构及软件组成以及PLC的具体配置，并介绍了该系统的具体通信方式及下位机软件的编程思想及方框流程。本文还介绍了综合站房的先进控制工艺及要求及恒压供水的一种简单实现方法。该系统已投入运行，取得良好的应用效果。
关键词： PLC 组态软件综合站房 监控系统
在大型机械加工行业尤其是汽车行业中往往用到较多的能源站房及其他站房，如制冷站、循环水站、热交换站、空压站、以及污水处理站等。他们就像人体的心脏、肾脏等重要器官，在工厂的能源（压缩空气、热水、高温蒸气等）供应、循环、回收等过程中起着极为重要的作用。对上述站房系统的监测管理及控制也就成为工厂自动化（FA）的重要组成部分，通过对这些站房实现自动监测控制，可以起到大量节约资源，节省人工的作用。对上述站房的自动监控，也将越来越广泛地得到应用。
本文主要介绍制冷站、热交换站、循环水站的监控系统。
1、综合站房工艺流程
综合站房工艺流程示意图
如图一：
本站房主要完成给用户提供冷源、热源的功能，主要用于剧院、医院、大型办公场所、恒温厂房的中央空调系统等。
冷冻水监控系统
本系统以制冷机的监控为主，制冷机为大连三洋蒸汽式溴冷机，该机自带PLC和RC-232串口，经转换成RS485口后可方便地与上位机通信，从而很方便地获得制冷机的运行参数。根据冷冻水给、回水温度差及总liuliang判断用户冷负荷状况，确定冷冻机开启台数及阀门大小，保证冷源的合理使用，达到佳的节能及运行效果。
冷却水监控系统
冷却水系统通过冷却塔和冷却水泵向制冷机提供冷却水，保证制冷机有足够的冷却水通过，并根据气候及冷负荷调整冷却水运行工况，在冷却水温和水量满足要求的情况，使系统合理运行。
采暖监控系统
采暖系统通过热交换器为中央空调提供热水，监控系统的主要任务为控制热交换过程以保证要求的热水温度和liuliang。根据热水给、回水温度差及总liuliang判断用户热负荷状况，确定热交换器开启台数及阀门大小，保证热源的合理使用，达到佳的节能及运行效果。
循环供水监控系统
因为采暖和制冷不可能使用，为节约成本，本综合站房只采用一套供水系统分冬、夏两季对用户提供热、冷源。冷、热源的切换由电动阀自动切换。
本系统实际上是一套相对独立的恒压供水系统。主要由变频器和PLC组成，其电气原理图如图二所示：
变频器选用适于泵类的FujiG9变频器，分别对五台循环水泵进行变频控制，并通过PLC的逻辑控制功能，实现对整个供水系统的恒压变liuliang控制，为确保系统的稳定运行，整个系统设有过流、过压、过载、自诊断等多种保护功能。
本系统接收上位机或本地发出的启动信号后，启动水泵1变频运行，PLC根据接收到的压力和liuliang信号控制变频器调节水泵转速，使供水管网水压恒定。当水泵1工作频率达到工频时，若管网水压仍达不到要求，将此泵切换到工频运行，变频器切换到水泵2，使其变频运行。此后，如果水压仍达不到要求，则继续切换下去至满足要求。若管网水压大于设定值，PLC控制变频器频率，使水泵转速降低，当低至设定低频率时，依据先开先停原则，自动切换掉已投入运行的工频泵，使管网水压始终保持恒定。这样，五台水泵轮流循环运行，避免某台泵长期运行，延长设备使用寿命。本系统由闭环PI控制即可满足要求,PI算法由PLC实现：Ui=Ui-1+ΔU=Ui-1+K[Ei-Ei-1+(T/Ti)Ei]。
综合站房监控系统的组成
本监控系统采用由PLC组成的分布式监控系统的形式。PLC作为下位机使用，用来完成各子系统的数据采集、输出控制及状态判别等工作，上位机采用研华公司的工业计算机，接收PLC采集的现场数据，并将数据存入动态数据库，完成报警、实时曲线、历史曲线、分析系统运行状态、打印输出、并根据控制室控制人员要求控制各系统的运行状态等功能。
PLC采用OMRON公司的SYSMACα系列的C200HE,它是一种价格适中、性价比较高的中型机，配有较强的指令系统，并增加了许多特殊功能指令，还配备了丰富的特殊功能模块和强大的通信模板，这些都足以实现现代工厂自动化的多级要求。系统主要选型如表一所示：
表一：PLC硬件配置
本系统网络为单级网络，系统中通信主要采用适配器结构形式的RS422上位连接方式。监控系统的网络结构如图三所示：
由于采用一对四的通信方式，需要为设备设置地址，在下位机采用RS422标准，在每台PLC上都安装了一块LK202HOSTbbbb模块，各PLC通过三端口RS422适配器相连，通过RS422转RS232适配器转换后连接到上位机的串行口。
HOSTbbbb的内部驻留了通信软件，通信协议已固化，只有几个参数需要用户根据现场应用进行设置。C200H-LK202上位连接单元的面板上有4个参数设置开关SW1~4,SW1、SW2用于设置该上位连接单元的设备号（也称站号），取值范围为00~31。SW3选择波特率。SW4用来设置命令级，奇偶校验格式。
网络中的所有PLC通过公用LR区实现数据传送，在LR区中每个PLC均分配一个写区和若干读区。数据传送时PLC将数据写入到公用LR区中分配给自己的写区，其他PLC则通过PLC链接单元从LR区对应区域读数据，从而使系统中的PLC相互交换信息。
2、系统软件设计
上位机监控软件利用组态王（KingView5.1）工控组态软件。它能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。该软件把每一台下位机看作是一台外部设备，在编程过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接功能。在运行期间，组态王通过驱动程序和这
些外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每个驱动程序都是一个COM对象，这种方式使通信程序和组态王软件构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效运行，也可扩大系统的规模。其与下位机通信原理如图四所示：
组态王与OMRON PLC之间的通信采用的是OMRONHOSTbbbb通信协议。组态王通过串行口与PLC进行通信，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。组态王监控软件还可实现显示工艺流程图、各种参数实时测量值，实时修改下位机所需的各种参数值，上、下位机之间的通信管理，实时故障报警画面，实时数据库和历史数据库管理，系统日志报表和各种生产报表等功能。
在主监控站上建立网络数据库，将过程监控站中的各类实时数据、画面、图表等信息存入本地网络服务器中，利用ASP技术生成动态网页，进行实时发布，可实现现场数据的Web浏览，为将来工厂全面的Intranet管理留下基础。
下位机软件设计采用模块化结构，每一个模块作为一个子程序。根据系统功能划分，程序由多个模块组成，每个模块的程序量都不大，整个程序的编制、调试和维护比较方便。各子系统的下位机软件模块框图如图五：
3、结束语
经过精心设计，认真调试，该系统在东风汽车公司某大型综合站房的实际运行中，取得良好的效果，并获得用户的。
（1）该系统节能效果显著，自投入运行以来冬夏两季日均节电约30％。
（2）该系统大大降低了操作工人的操作难度，减少了运行故障率，减少了检修次数。
（3）能合理地应用设备，tigao整个系统的运行效率，tigao设备运行寿命。
1轮南站输油工艺简介
轮南站是轮库输油管线的输油首站，也是东轮输油管线和塔中－轮南输油管线的输油末站，主要站区包括4座1万m3双盘式浮顶油罐，6座5万m3双盘式浮顶油罐（包括新建的2座），共计储油能力34万m3。是目前西北地区大的原油库。成套引进从美国进口的5台拜伦*杰克逊泵主泵和相配套的5台给油泵。设有1万m3罐区阀组区、5万m3罐区阀组区、轮库线出站阀组区，塔中4进站阀组区和轮库复线阀组区，装有电动阀门和输油泵进出口（带开关指示）阀门100多个。
轮南站的输油生产过程中包括各关键点的数据采集和记录、工艺流程的切换、收发球清管控制、输油泵自动紧急联锁停泵控制、储油罐自动切换控制、出站压力自动调节、生产设备运行状态的监控等，如此多数量的输油设备和复杂的工艺运行操作，需要复杂的自动化系统。下面就轮南站自动化控制系统的核心部分即GEPLC可编程控制器系统进行说明。
2 系统结构
轮南站GE90-30系列可编程控制器的系统配置图如图1所示。
图1 轮南站GE系列可编程控制器的系统配置图
在图中可以看出轮南输油首站的可编程控制器系统的基本结构和联接方式，该系统由两台工业PC机与PLC通过网络交换机构成物理结构为10BASE-T的Ethernet局域网，工业PC机与PLC之间通过以太网进行数据通讯，数据传输速率为10Mbps，PLC1和PLC2是整个系统的主要部位，其中PLC1由主系统和扩展系统组成，PLC2只由主系统组成。两套PLC负责与现场测量和控制部分之间的数据传输，装有整个自动化系统运行的主程序，肩负着全部生产运行工艺流程的逻辑控制、安全报警、停泵联锁系统等，上层为两台工业PC机，bbbbbbsNT操作平台，运行GE的组态软件Cimplicity6.0。配置结构采取双机热备的形式，指挥着整个自动化控制系统的运行，从而保证了自动化控制系统运行的连续性，tigao了设备运行的可靠性，保证了安全生产。
2．1硬件配置
控制中心采用DELL工控机，它具有足够的能力完成数据采集、过程监控数据储存和运算功能，技术指标：
●CPU Inbbb PⅣ2.0G，内存512MB，硬盘80G，软驱3.5″，光驱40X，总线PCI+EISA，接口RS232C+EPP/EPC并口，彩显DELL21”纯平，1600×1280，101键盘+鼠标
PLC部分选用GE90—30PLC系统，具体如下：
lCPU模块——IC693CPU350：内存 32K、后备电池/时钟、每K语句处理时间 0.22ms。
l以太网通讯模块——IC693CMM321：协议：TCP/IP，传输速率：10M
l模拟量输入模块——IC693ALG223：通道数：16路，信号类型： 4—20mA，刷新速度：13ms所有通道，精度：0.25% at25C0(770F)，输入阻抗：250欧姆
l开关量输入模块——IC693MDL645：通道数：16路，信号类型：输入电压0——30VDC，
刷新速度：7ms所有通道
l开关量输出模块——IC693MDL940：通道数：16路，信号类型：继电器输出，刷新速度：15ms所有通道
2．2软件设计
操作站（上位机）部分：Win2000Professional操作系统，Cimplicity6.0组态系统，SQL数据库，Office2000应用系统
PLC（下位机）部分：PLC可编程控制系统的编程软件Versapro2.01。
2．3PLC控制程序设计
PLC采用GE公司的Versapro2.01梯形图软件编程，该软件面向用户，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图非常接近，控制过程形象、直观，系统维护人员容易掌握，程序易于修改。该软件还备有功能强大的指令系统，包括继电器指令、控制指令、比较指令、算术指令、数据操作和处理指令、数据传送指令和特殊功能指令等。丰富的功能使得PLC可以很好地满足系统的各种要求，输油首站的PLC控制程序包括站控主程序及流程切换、电动阀控制及状态、模拟参数传送、收发球控制、连锁停泵等子程序。每一条程序指令都考虑到所可能发生的各种情况。下面以其中一个电动阀的控制为例。（限于篇幅，对程序细节不做介绍）
3 系统具有先进灵活的通信功能
轮南输油首站的各个PLC可编程控制器利用其先进灵活的通信方式，方便地组成了PLC处理器与就地机架、远程机架、计算机工作站及其它的电子设备之间的通信，其通信方式是多渠道、多方式的。工程中使用了6台瑞典生产的雷达液位计，系统使用ALG223模块与雷达液位计提供的信号模块相联接，完成该部分的储油罐温度和液位的数字数据传输。
4 系统具有先进的多种数据处理功能
GE公司为工业应用提供了可在通用框架上安装的80多种数字及智能I／O模块，诸如数字I／O模块、模拟量I／O模块、通信模块、定位模块等等。 轮南输油首站的系统使用了开关量I／O模块、电流模拟量输入模块、热电阻模拟量输入模块、以太网通讯模块等智能模块，这些模块给定的精度为0．01％，经过每年实际测试均能满足要求。
丰富的指令集和强大的软件功能是GE公司系列可编程控制器的显著特点。安装上该公司提供的Versapro编程软件就可以方便的进行处理器编程，该系列处理器和软件可以使用在线和离线两种方式进行编程，装入或取出数据文件，在计算机上监视设备运行情况。 组成人机信息交换界面，操作员发出命令的场所，有效的控制着输油生产的运行。
5系统操作功能
系统采用两级控制，一级为现场就地手动，二级为自动方式，正常情况下使用自动控制方式，当自动方式出现故障时使用就地手动方式。
自动控制方式完成的主要功能包括以下方面。
5．1数据采集和处理
PLC通过其I/O模块，实时采集过程参数，如温度、压力、液位、电动阀等主要设备状态的信号，经运算处理后作为联锁、控制、显示信息供PLC及工作站使用。工作站中运行的Cimplicity组态软件提供良好的人机交互界面，实时接收PLC所传送的数据，并将控制信息通过PLC下发给执行机构。Cimplicity可将其所采集到的数据写入数据库，所有数据库中的数据，都可用于生产报表，可随时用趋势画面显示，以分析生产过程。
5． 2控制及联锁保护
（1）、来油进罐和出罐进泵及倒罐，可在Cimplicity工作站上控制运行，正常密闭输油流程的执行与切换由PLC控制程序自动完成，操作人员只需点击相应的按钮即可。整个过程可靠、简单明了。
（2）、当输油泵的出口压力大于设定压力（具体数值由操作人员根据实际情况设定）时，PLC控制程序将停止输油泵的运行，保护设备的安全。整个过程无需人工干预，都由PLC控制程序自动完成。
5．3画面显示
工作站显示的主要画面有流程、阀控制、参量显示、历史趋势、泵运行及报警画面等。各画面显示的文字均为汉字，可通过工作站的菜单调用，也可由操作员键盘的自定义键调出，整个画面操作使用，色泽柔和、美观。下图以阀控制画面为例。
流程图用于动态显示输油首站的流程走向，过程参数显示和参数报警状态，电动阀的开关状态，油罐液位指示及输油泵等设备的运行状态。当条件改变时，管线、参数和设备的颜色会发生变化；输油泵的详细参数和运行参数，显示在其单体运行画面上；过程控制画面用于输油首站的流程控制和流程切换，可手动或自动控制电动阀，实现流程的控制；参数表用于显示每程区域主要参数的数值显示及状态列表；趋势图有实时趋势和历史趋势，通过该画面，操作人员可以直观形象地了解系统的运行状况；报警画面显示系统事件和发生的报警。
丰富的画面功能对操作人员监控生产过程、保证安全输油，完成各种操作是十分便利的。
5．4报表功能
结合输油首站生产需要，利用Cimplicity内嵌的VBA语言开发报表功能，对系统实时数据、历史数据库数据、office2000及数据库软件SQLServer、Access、等进行访问和操作。报表即可调用系统数据库测量数据，又可按生产基础参数进行复杂计算，生成生产日报表，tigao工作效率。
生产日报表包括记录六个5万m3储油罐中收油、付油罐整点油高、温度等系统测量值，并根据视密、K值、含税率及各罐的罐容积表、小数表、静压力表计算罐容积、混油、扣水及纯油值。
6 结束语
轮南输油首站控制系统功能全面，可靠性高，操作简单实用，对tigao输油首站管理水平，保证设备安全平稳运行起到了很好的促进作用，并取得了良好的经济效益。
PLC在加工机床的应用及可靠性设计 霍建文河北省石家庄金刚内燃机零部件集团有限公司 ,机器视觉 ,烟草机械
PLC按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作，还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制的主要产品。下面介绍PLC在缸套内孔加工机床电气控制系统中的应用及可靠性设计技术。
该机床由主轴箱部分、床身部分、滑台部分、辅助支撑部分、液压系统、电气系统、冷却排屑系统等组成，采用人工上料。起动液压油泵电动机、人工上料、按夹紧按钮、空心主轴回缩实现工件夹紧，按循环起动按钮，横向滑台横向快进，到位压行程开关后纵向滑台纵向快进，压行程开关后转工进，主轴旋转，冷却泵起动，内孔切削开始。切削到位主轴延时停转，纵向滑台快退，压行程开关横向滑台退刀到原位，松开工件。人工卸料，整个循环结束，人工上料开始第二个循环。
电气控制系统方案设计
1．硬件选择
本机床控制主单元采用OMRON公司的CPMIA-40CDR-A型PLC，该控制器具有可靠性高，价格便宜，结构紧凑等特点，非常适合本机床的控制要求。外部行程检测部件采用JW2-11Z／5型组合开关。按钮采用LAY3型，为了使控制面板结构紧凑美观，选择KN3型钮子开关。
2．可编程序控制器资源分配
本系统中选用的PLC具有24点输入，16点输出。
输入继电器00000～00111用于接收按钮、行程开关、压力继电器的信号。输出继电器01000～01007用于控制接触器、电磁阀、信号灯的工作。中间继电器20000～20012用于记录输入按钮、行程开关、输出继电器的状态。中间继电器20100～20106用于步进控制。时间继电器TIM000用于实现加工终点时主轴延时停，TIM001用于夹紧后主轴延时起动，TIM003用于实现液压系统失压保护延时。
3．系统工作流程
系统工作流程如附图所示。
可靠性设计
1）硬件设计对于机床系统中的安全限位开关，如机床的终点行程开关，采用两个开关，实现对滑台的位置检测，两个限位开关只要有一个发出信号，说明滑台已到终点，便停止前进，防止了机床撞车事故发生。
2）软件故障检测设计在采用硬件设计的基础上，采用软件检测外部行程开关状态，当行程开关失灵后，通过程序控制停止机床的运行，有效地减少了机床因元件失灵造成的事故。
3）电源抗干扰技术为了防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25mm2以上，电源通过1∶1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声；为了防止电压过高损坏PLC，电源输入端加上压敏电阻。
4）输出回路的抗干扰保护PLC输出回路的电磁阀为感性负载，且为直流供电，为了防止感性元件突然断开而造成的电磁干扰，设有二极管泻流回路，也可以用阻容吸收或压敏电阻回路。在每个输出回路采用了熔断器保护措施，防止电磁铁过载损坏控制器输出元件。
5）输入线路的抗干扰PLC输入线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分线路尽可能相互垂直走线，输入线也可以采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。
6）防止过热 PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元件间留有适当的空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降温