1 引言
现在的现场总线标准过多,不同的现场总线不能兼容,不能实现透明的信息互访和信息的无缝集成,并且硬件费用较高,传输速率较低,支持的应用有限,不能与互联网集成。工业以太网采用TCP/IP协议,可以将自动化系统连接到企业内部互联网,外部互联网和因特网。不需要额外的硬件设备,就可以实现管理网络与控制网络的数据共享[1]。
2 冷却系统组成与工作原理
根据客户要求,冷却对象主要为机库、电子机柜、电源机柜。
冷却要求:机库棗送风温度、湿度
电子机柜棗供水温度
电源机柜棗供水温度
结合冷却对象以及冷却要求的特点,冷却系统主要由除湿箱、1台冷水机组、1台海水换热器等组成,冷却系统的工作原理图见图1。
3 控制系统的构成
由于冷却对象的位置比较分散,冷却系统配备了6台控制箱,分别是除湿箱控制箱、1台冷水机组控制箱、1台海水换热器控制箱,为了实现设备的分散管理、集中控制,配备了1台中央控制箱。
整个控制系统采用SIMATIC工业以太网的通信,并结合MPI网络通信和商用以太网通信,实现了冷却系统的集中控制,运行状态的实时监控以及远程数据的交换。
除湿箱、冷水机组、海水换热器与中央控制箱构建SIMATIC工业以太网通信;
触摸屏和中央控制箱构建MPI网络通信,MPI是多点接口,每个西门子S7-300系列PLC的第一个通信接口都集成了MPI通信协议,硬件成本低、使用简单方便[1]。
中央控制箱、显控台和其它办公计算机构建商用以太网通信。具体的硬件网络组态图见图2:
4 控制系统的实现
硬件部分:控制器选用西门子公司的S7-300系列PLC,具体型号为CPU 313C和CPU314;通讯模块选用CP343-1全双工以太网通信处理器。中央控制箱中选用两块通讯模块,分别连接到和中。触摸屏选用西门子的HMI(人机界面)TP177B;显控台选用研华工控机系列;计算机选用联想公司产品。
软件部分:PLC中采用西门子的STEP 7 V5.5软件,触摸屏选用西门子的软件,显控台选用VC++软件,数据库的备份选用微软的软件。
控制程序的开发主要通过5个方面实现:
1、 网络中IP地址的分配见表1:
2、 Ethernet(2)网络中IP地址的分配见表2:
3、 MPI(1)网络中MPI地址的分配见表3
4、 网络上中央控制箱站点的连接分配见表4
网络上各个站点数据的发送与接收分配
1#除湿箱:发送数据块DB1、核心程序块如下:
CALL "AG_SEND"
ACT :=L1.1
ID :=1
LADDR :=W#16#120
SEND :=P#DB1.DBX0.0 BYTE 22
LEN :=22
DONE :=M100.1
ERROR :=M100.2
STATUS:=MW102
2#除湿箱:发送数据块DB2、核心程序块如下:
CALL "AG_SEND"
ACT :=L1.1
ID :=2
LADDR :=W#16#120
SEND :=P#DB2.DBX0.0 BYTE 22
LEN :=22
DONE :=M100.1
ERROR :=M100.2
STATUS:=MW102
3#除湿箱:发送数据块DB3、核心程序块如下:
CALL "AG_SEND"
ACT :=L1.1
ID :=3
LADDR :=W#16#120
SEND :=P#DB3.DBX0.0 BYTE 22
LEN :=22
DONE :=M100.1
ERROR :=M100.2
STATUS:=MW102
4#除湿箱:发送数据块DB4、核心程序块如下:
CALL "AG_SEND"
ACT :=L1.1
ID :=4
LADDR :=W#16#120
SEND :=P#DB4.DBX0.0 BYTE 22
LEN :=22
DONE :=M100.1
ERROR :=M100.2
STATUS:=MW102
冷水机组:发送数据块DB5、核心程序块如下:
CALL "AG_SEND"
ACT :=L0.1
ID :=5
LADDR :=W#16#140
SEND :=P#DB5.DBX0.0 BYTE 24
LEN :=24
DONE :=M32.1
ERROR :=M32.2
STATUS:=MW34
海水换热器:发送数据块DB6、核心程序块如下:
CALL "AG_SEND"
ACT :=L0.1
ID :=6
LADDR :=W#16#140
SEND :=P#DB6.DBX0.0 BYTE 40
LEN :=40
DONE :=M100.1
ERROR :=M100.2
STATUS:=MW102
中央控制箱:接收数据块DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6,核心程序块如图3所示。
显控台:采用基于CP343-1的FETCH、WRITE的通信方式,在通信过程中,显控台作为Client去连接PLC,首先建立TCP连接,使用“三次握手”的方式进行。
读取中央控制箱中的接收数据块DB1~DB6,显控台需要发送的报文为(16进制):53 35 10 01 03 05 03 08 01 01 01 03 FF 02。
5 控制系统的特点
整个控制系统使用西门子的SIMATIC工业以太网作为车间层的核心通信方式,数据量传输大、传输距离远、传输速度快、抗干扰能力强、可以适合环境恶劣和抗干扰要求高的工业场合。SIMATIC工业以太网的兼容性强,能够实现车间层网络与企业内部管理层网络的完美连接。
6 结束语
通过冷却系统的实际运行情况来看,数据传输稳定可靠,速率快。工业以太网通信方式完全满足特种冷却系统高可靠性的要求。
参考文献:
[1] 崔坚.西门子网络通讯指南[M].北京:机械工业出版社,2004,9.
作者简介:魏纪君(1979-),男,工程师,研究方向:特种空调控制系统的设计。