基于MCGS的PLC温度监控系统设计.pdf

2 0 1 2年第 5期 工业仪表与 自动化装置 8 3 基 于 MCGS的 P LC 温度 监控 系统设 计 李红萍 ， 贾秀明 ， 赵晓莉 1 ． 兰州石化职业技术学院 电子电气工程 系， 兰州 7 3 0 0 6 0； 2 ． 兰州石化公 司， 兰州 7 3 0 0 6 0 摘要 介绍 了基 于 MC G S的 P L C温度监控 系统 的组成、 工作 原理、 P L C程序 的设计与调试、 MC G S组 态及统调等 内容。监控 系统的设计改变了 P L C控制 系统无法直观地显示现场参数变化 的 缺点， 操作人员可实时监控现场的参数， 对工艺流程的参数进行设置， 使操作、 维护更加方便。 关键 词 MC G S ； P L C； P I D控 制 ； MC G S组 态 中图分类号 T P 3 9 1 ． 9 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 00 6 8 2 2 0 1 2 0 5 0 0 8 3 0 3 De s i g n o f t h e PLC t e mp e r a t ur e mo ni t o r i n g s y s t e m b a s e d o n M CGS L I Ho n g p i n g ，J I A Xi u mi n g ，Z HA0 X i a o l i 1 ． E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g De p a r t m e n t ，L a n z h o u P e t r o c h e m i c a l C o l le g e o f V o c a t i o n T e c h n o l o g y ， L a n z h o u 7 3 0 0 6 0 ， C h i n a ； 2 ．L a n z h o u C h e mi c a l C o m p a n y ，L a n z h o u 7 3 0 0 6 0 ， C h i n a Abs t r a c t T hi s a r t i c l e de s c r i b e s t h e PL C t e mp e r a t u r e mo n i t o r i n g s y s t e m b a s e d o n MCGS ．i n c l ud i n g i t s c o mp o s i t i o n，wo r k i n g p r i n c i p l e，P LC p r o g r a m d e s i g n a n d d e b ug g i n g，MCGS c o n fig u r a t i o n ， s y s t e m d e b u g g i n g a n d S O o n ．Mo n i t o r i n g s y s t e m’ S de s i g n e l i mi n a t e s t h e s h o r t c o mi n g s o f t h e PLC c o n t r o l s y s t e m t ha t i t i s u n a b l e t o v i s ua l l y s h o w t h e pa r a me t e r c h a n g e s o n t h e s c e ne ．T hu s b y t hi s d e s i g n ， t h e o p e r a t o r s c a n mo ni t o r r e a l t i me p a r a me t e r s a n d s e t t h e p a r a me t e r s o f t h e p r o c e s s flo ws ． Th u s o p e r a t i o n a n d ma i n t e n a nc e S mor e c onve ni ent 0 引言 Ke y wo r ds MCGS；PLC；PI D c o n t r o l ；MCGS c o n fig u r a t i o n 在工业生产过程中，液位 、 流量 、 压力和温度是 保证安全生产的 4大参数 ， 这 4大参数 的控制已广 泛应用于石油 、 化工 、 机械、 建材 、 大棚温室 、 食品、 冶 金等领域 ， 特别是温度在工农业生产 中具有举足轻 重的作用 。该文提出以 P t l 0 0热 电阻 、 调压器 、 风 扇 、 s 7 2 0 0 P L C、 E M 2 3 5模拟量处理模块 等构建一 个基于 MC G S的 P L C温度 监控系统。该 系统可实 现对温度的定值控制 ， 并用 MC G S软件来监控系统 的运 行 状 态 ， 为 各 种 温 度 控 制 系 统 的 设 计 提 供 参考 。 1 系统硬件设计 薛 lO MO 加热管 控制单元 网 『 图 1 P L C温度控 制系统接线图 2系统控制原理 ⋯ c温 日 - 。监控计制 T 如图 MC 2 G 所示 S P L C P C ／ P P I 算机与 的连接采用 电-N连接。 ” ’ ’ Ⅲ 。 收稿 日期 2 0 1 20 50 2 基金项目 2 0 1 0 年甘肃省高等学校研究生导师科研项 目“ 基于 虚拟技术的 自动化控制实训室的构建” 1 0 1 5 0 2 作者简介 李 红萍 1 9 7 0 ， 女 ， 甘肃榆 中人 ， 硕 士 ， 副教授 ， 主要 从事化工仪表及计算机的教学和研究工作。 图 2 基于 MC G S的 P L C温度闭环控制系统结构 图 8 4 工业仪表与 自动化装置 2 0 1 2年第 5期 P t l 0 0热电阻将检测到的温度信号 经温度变送 器转换成 4～ 2 0 m A的模拟信号送到模拟量处理模 块 E M 2 3 5 ， E M2 3 5处理后 转换成标准 的 1 6位数字 信 号存放到 P L C的寄存 器 中， 在 P L C程序 中设 计 1 0 0 m s 的中断程序读取温度的当前值 ， 并经过标度 变换将其转换成 0～1 之 间的实数送到 P I D模块 ， 与设定值进行 比较后对偏差进行 P I D运算 ， 将运算 结果转换成 P L C的标准数字输 出信号 ， 经模拟量处 理模块 E M2 3 5转换成 4～ 2 0 m A的电流输 出信号送 到温度控制单元 ， 从而改变加热 管的加热速度 ， 在冷却风扇的作用下 ， 使温度对象的温度稳定在设 定值上。利用 MC G S组态 平 台来实 时地监控 P L C 中相关数据的变化 ， 使温度控制系统的工艺生产状 态在监控界面上真实地再现出来 ， 以便操作人员监 控工艺生产的各个参数 J 。 3系统 软件设计 风机变频监控系统 P L C控制程序包含主程序 和中断服务程序 。主程序主要完成 P I D参数的初始 化及相关元件的定义 ； 中断服务程序完成风机转速 的数据采集 、 标度变换 、 P I D控制 、 手／自动切换 、 跟 踪及输 出等功能 。 初始化程序如 图 3所示 ， 数据采集程序如图 4 所示 ， P I D控制及手／自动切换程序如图 5所示 ， 输 出处理程序如图 6所示。 VD1 9 2 3 2 0 0 0 0 M UL 。 R E N E NO ou T 图 3 初始化程序 图 5 P I D控制及手 自动切换 程序 E N E NO I N OUT 一 厂 E N N o E u N T O 厂 E N E N O I I N OUT ⋯ 图 6输 出处 王 单 稗 序 图 4 数 据采 集程 序 4 温度监控 系统 的组态 温度监控系统的组态主要包含实时数据库的创 建 、 I ／ O设备的连接 、 窗 口界面的编辑 、 动画链接 、 实 时曲线 、 历史 曲线 、 报表 、 用户权限管理 、 策略组态 、 按钮、 菜单 、 脚本程序等 内容 J 。其 中实 时数据库 完成工程中所有变量 的设置 ， 是工程各个部分 的数 据交换与处理中心 ， 它将 MC G S工程的各个部分连 接成有机的整体。在本窗 口内定义不同类型和名称 的变量 ， 作为数据采集 、 处理 、 输出控制 、 动画连接及 设备驱动的对象 ； 设备窗 口的组态是连接 和驱动外 部设备的工作环境， 在本窗 口内对 P L C进行连接与 一口 Ⅲ r 8 8 工业仪表与 自动化装置 2 0 1 2年第 5期 5 读写控制逻辑 。C P U对 8 2 5 9 A的读／ 写操作 除 I N T A信号作读 取 中断类型 号 的特殊 读操作 之 外 ， 一般 的读／ 写操作是 由C S 、 WR、 R D、 A 0几个输入 线控制的 ， 以便 8 2 5 9 A接收 C P U送来 的初始化命令 字 I C W 和操作命令字 O C W ， 或者向 C P U送出 内部状态信息。 6 级联缓冲器／ 比较器。它们用于多片级联及 数据缓 冲方式。 在该 I ／ 0接 口应用设计 中， 8 2 5 5 A芯片 的 I N T R B P C 0 端与 中断控制器 8 2 5 9 A芯片的 I R Q 2端 相连 ， 8 2 5 5 A芯片 的 I N T R A P C 3 端与 中断控制器 8 2 5 9 A芯片的 I R Q 3端相连。当键盘有键按 下时 ， P C 01 ， 发出中断请求信号 ， 等待 C P U将数据输入 ； 当显示器不忙时， P C 31 ， 将数据在显示器上输 出。 以往多采用程序查询方式 ， 使 C P U长期处于等待状 态 ， 而这种 I ／ O接 口设计使 C P U既能对事件做出及 时响应 ， 又可避免无效运行 ， 从而提高了 C P U效率 。 4 荨 兰 5 5 A 和 8 2 5 9 A 芯 片 的 I／ o 接 口 设 5 结 论 计 举 例 ⋯。 假设一计算机系统配置有 一个键 盘和 C R T显 示器。要求 当在 键 盘 按 下一 个 键 后 ， 能 及 时在 C R T上显示输出， 直到按下回车键 0 D H 为止。图 4所示为基于 8 2 5 5 A和 8 2 5 9 A芯片的 I ／ O接 口硬件 配置与连接示意图。 地 L 总 线 图 4基于 8 2 5 5 A和 8 2 5 9 A芯片的 I ／ O接 口硬件配置与连接示意 图 该文利用 8 2 5 5 A和 8 2 5 9 A芯 片设计 了一个基 于 I ／ 0接 口的输入输出系统 。以往多采用程序查询 方式 ， 它的缺点是 C P U 的利用率不高 ， 执行大量无 效的查询 ， 使 C P U长期处于等待状态。该 I ／ O接 口 应用设计中， 采用中断控制 的方式使 C P U既能对事 件做出及时响应 ， 又可以尽量避免无效操作 ， 因此提 高了 C P U的效率。 参考文献 [ 1 ] 刘乐善． 微型计算机接 口技术原理及应用[ M] ． 武汉 华 中理工大学 出版社 ， 1 9 9 7 ． [ 2 ] 王让定 ， 陈金儿． 计算机 组成原 理教 学模 式探讨 [ J ] ． 宁波大学学报 ， 2 0 0 2 ， 1 1 6 1 41 7 ． [ 3 ] 李承恕． 数字通信发展中的若干问题 [ J ] ． 电信科学， 1 9 9 2 ， 8 4 2 1 2 4 ． [ 4 ] 俸远祯． 计算机组成原理及汇编语 言[ M] ． 北京 电子 工业 出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 5 ] 余永权． 计算机接口与通信[ M] ． 广州 华南理 大学 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 6 ] 邹逢兴 ． 微型计算机接 口原理与技术 [ M] ． 2版． 长沙 国防科技 大学 出版社 ， 2 0 0 2 ． 上接第 8 5页 6 结束语 基于 MC G S的 P L C温度监控 系统的设计 ， 改变 了 P L C控制系统无 法直观地显示 现场参 数变化的 缺点 ， 操作人员不用改变梯形 图即可对工艺流程的 参数进行设置， 并可实时监控现场的参数 ， 使操作更 加方便 ， 便于控制系统的维护。 参考 文献 [ 1 ] 李明． 基于 A V R单片机的炉温控制系统[ J ] ． 仪表技 术与传感器 ， 2 0 1 0 1 2 8 68 8 ． [ 2 ] 李鹏， 马游春． 基于 F P G A的多路数据采集模块硬件设 计[ J ] ． 仪表技术与传感器， 2 0 1 0 3 8 4 8 6 ． [ 3 ] 樊学能． 基于 P I D算法的直流电动机调速系统的设计 [ J ] ． 电气技术与 自动化， 2 0 l 1 ， 4 0 3 1 7 51 7 8 ． 郑飞， 姜学东． 嵌入式 P I D控制器及显示系统的设计 [ J ] ． 微计算机信息 ， 2 0 0 9 ， 1 0 2 6 3 6 4 ． 杜克铭， 姚燕， 李景清． 基于 S T C 8 9 C 5 2的多路温度传感器 标定系统[ J ] ． 电子技术应用， 2 0 0 9 ， 3 5 4 1 5 9 1 6 2 ． 郭继周， 刘} 胃 峰， 高晓宁． 温度压力计的标定算法及软 件实现[ J ] ． 油气井测试 ， 2 0 0 9 6 3 4 3 7 ． 蔡凌， 韩晓． 基于仿人智能控制的恒温水 油 浴箱温 度控制的研究 [ J ] ． 化工 自动化 及仪 表 ， 2 0 1 1 ， 3 8 3 33 233 4． 邱琳． 基 于 P L C的温控 系统设 计 与研 究 [ J ] ． 江西 化 工 ， 2 0 1 0 4 3 8 4 1 ． 肖艳军， 李磊， 周婧． 基于 P L C的自动续料机械手 [ J ] ． 机械设计与制造， 2 0 1 1 2 1 5 21 5 4 ． 1 ]●J]J 1 j 4 5 6 7 8 9 _寸l 卜l