現場總線在冷庫監控系統中的應用

2.3 系統主要功能

（1）實現對壓縮機、氨泵、風機、沖霜等制冷設備的全過程控制。
（2）實時顯示制冷系統的主要工藝參數（如溫度、壓力、風機電流等）。
（3）動態模擬顯示各設備運行情況（如壓縮機的起停、低壓循環桶液位的高低等）。
（4）可手動或自動巡檢六個冷庫的溫度，并可以根據實際需要通過上位機鍵盤對溫度、壓力等進行參數設置和修改。
（5）溫度、壓力、電流等參數超限值的在線檢測和報警。
（6）各種生產管理報表的自動生成、數據查詢和打印。

3、軟件設計

3.1 PLC程序設計

STEP7軟件采用模塊化結構編程，整個冷庫的控制程序由OB組織塊、FC功能塊和DB數據塊構成。組織塊OB是系統操作程序與用戶應用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運行。不同的OB有不同的功能。本設計中組織塊有OB1、 OB82、 OB84、 OB86、 OB87、 OBl00、OBl22。OB1是用作主程序循環的，它用來設計主循環程序的結構；OB82是診斷中斷程序，診斷接收來自有診斷能力的模塊（如：模擬輸入模塊）；OB84是CPU硬件故障中斷，OB86是機架錯誤中斷，OB87通信錯誤中斷；OBl00屬于啟動組織塊，是暖啟動用的；OBl22是訪問錯誤組織塊，屬于故障處理組織塊。OB1是主程序，主要完成系統初始化、初始參數設定、調用子程序。FC是自定義子程序塊，包括壓縮機控制、冷風機控制、低壓循環桶液位控制、沖霜控制、故障處理、數據采集與處理等功能塊。各功能子程序對相關事件的聯系和處理靠主程序OBl調用，其程序結構如圖3所示。

在程序編寫過程中，需要注意以下幾個問題的處理：

（1）溫度采集和處理 庫房的實際溫度值通過溫度傳感器的采集送人PLC的模擬量輸入模塊中，此時，經過A／D轉換，該溫度值變成無量綱的數字量，要在上位機中把該數字量顯示成有量綱的實際溫度值，必須經過程序計算和轉換，才能變成有量綱的值被顯示出來。同時，傳感器采集到的溫度信號在極短的時間內可能會受到干擾信號的作用而出現誤差，從而會導致冷風機和冷卻液閥的誤動作。為了避免干擾，采用在10s時間內采集六個實際溫度值，通過程序計算其平均值，然后用平均溫度值去控制風機和冷卻閥的起停，從而有效地避免了干擾。

（2）數據塊DB的設計 數據塊DB用來存放用戶程序運行所需的大量數據或變量，它也是實現各程序塊之間交換、傳遞和共享數據的重要途徑。在制冷監控系統中，上位機和下位機的通信主要通過讀取和改變下位機的DB塊來實現的。該系統一共設計了九個DB塊，分別表示實際溫度數據塊、設定溫度數據塊、電流數據塊、液位數據塊、實際壓力數據塊、設定壓力數據塊、除霜數據塊、報警數據塊和各種閥門開啟數據塊。通過讀取下位機的DB塊，在上位機中顯示對應的實際溫度值、冷風機開閉狀態等；通過改變下位機相應DB塊中的數據，如改變某一庫房的設定溫度，就可以改變DB塊中的值，從而控制壓縮機、風機等設備起停。

3.2 組態軟件的設計

組態軟件采用北京亞控公司的組態王。該軟件通過S7—300采集制冷過程中的各種工藝參數，在上位機上實時監控風機的狀態（運行、停止、故障）、低壓循環桶的液位、各種電磁閥的動作變化過程，使操作人員很直觀地了解系統的工作狀況。還可以利用數據、圖表、棒圖和趨勢圖等方式顯示溫度、壓力、電流、給定調節量和故障狀態等動態參數。根據監控系統的要求，共組態出八類30個畫面，包括冷庫及制冷站內各機組工作狀態模擬畫面、整個系統內各現場監控單元的工作情況畫面、查詢、監控及手動操作等工作權限畫面、當前值記錄和歷史記錄及參數值的保存和打印畫面、歷史曲線畫面、報警窗口畫面和報表管理畫面等。操作工人能方便地利用鼠標或鍵盤，根據菜單和對話框上的提示，完成各個界面的切換。

4、結束語

在對冷庫進行自動化設計過程中，利用PLC通過Profibus—DP現場總線，構建高性能的工業現場局域網，實現對冷庫生產過程的網絡化監控，減少了大量布線，提高了系統的準確性與可靠性。由于現場總線設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統的結構簡化，設備與連線減少，現場儀表內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。此外，由于它的設備標準化和功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于重構等優點。