工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)

尹春鵬，孫昌會

（鄭州市電子信息工程學校，河南 鄭州 450007）

1 主要研究內(nèi)容

文章簡單介紹了工業(yè)陶瓷烘房控制的相關知識，對本課題“工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)”進行系統(tǒng)的設計。本系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與控制模塊，設備管理與控制，數(shù)據(jù)分析與繪制模塊，數(shù)據(jù)操作與維護模塊，系統(tǒng)參數(shù)設置，用戶管理這六大模塊。

2 軟件需求

工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)要求能夠?qū)Χ鄠€陶瓷烘房的溫度進行監(jiān)測、讀取，在微機控制端可以對點火，風機的開啟和關閉進行控制，對不同權(quán)限的用戶設置不同的權(quán)限，保護系統(tǒng)的安全，對使用控制系統(tǒng)的用戶進行嚴格的安全監(jiān)測，并能夠?qū)Σ杉瘻囟葦?shù)據(jù)進行存儲、讀取，數(shù)據(jù)庫的恢復與備份，數(shù)據(jù)報表的打印，能夠?qū)θ藛T進行管理，對交接班進行記錄。能夠與多種PLC通訊運行，提供基本的微機系統(tǒng)功能。能夠?qū)Σ杉芷?，時間參數(shù)，口令設置與修改，打印機參數(shù)等進行設置。

工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)要實現(xiàn)上述需求，需要實現(xiàn)兩部分的功能，①從下位機數(shù)據(jù)采集，用來采集陶瓷烘房當前的各項數(shù)據(jù)；②上位機的軟件部分，對從下位機上采集的數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)更進一步的功能。

由于本系統(tǒng)比較簡單，所用的開發(fā)軟件成本不高，所用的開發(fā)人員不多。所要運行的平臺對硬件要求也不高。所以本系統(tǒng)的開發(fā)所用的成本就很低，加上本系統(tǒng)可以長期使用，那么它的投資效益比遠大于100%，所以在經(jīng)濟上是可行的。

3 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集與控制模塊中核心技術(shù)是借鑒計算機高級編程中的多線程的思想來設計開發(fā)，在PLC中可以設計多個循環(huán)任務，它類似于高級語言的線程，每個循環(huán)任務程序都可以它自己的運行內(nèi)存、句柄和系統(tǒng)資源。

系統(tǒng)核心模塊程序由5個循環(huán)任務程序構(gòu)成：PLC調(diào)度控制管理任務程序、協(xié)議宏外設通訊任務程序、數(shù)據(jù)處理任務程序、數(shù)據(jù)存取任務程序和數(shù)據(jù)顯示任務程序。

通過OMRONCPM2AH板卡對數(shù)據(jù)進行采集與輸入輸出，并在將這些數(shù)據(jù)通過特殊的通訊協(xié)議傳給上位機軟件。

4 軟件管理

為了達到需求，為了能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進行分析與繪制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的繪制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與繪制模塊，根據(jù)當前溫度狀況選擇點火，或是開關風機進行溫度的控制來確保陶瓷烘房合適溫度，設置設備管理和控制模塊。通過數(shù)據(jù)采集周期等設置進一步控制陶瓷烘房正常運行。實現(xiàn)溫度曲線，動態(tài)記錄，模擬顯示。為了實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接，能夠保存讀取溫度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的備份與恢復，能夠進行對數(shù)據(jù)曲線的報表打印，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的備份與恢復，能夠進行對數(shù)據(jù)曲線的報表打印，設置數(shù)據(jù)操作與維護模塊。還需要在上位機軟件設計用戶管理模塊，通過對工作人員權(quán)限的分配，使系統(tǒng)更加安全保密，并實現(xiàn)了簡單的人員管理。

5 系統(tǒng)運行要求

系統(tǒng)軟件：Win9x/Me/NT/2000/XP。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：DBMS。

硬件要求：奔騰200Mhz以上；內(nèi)存：128M以上。

6 功能模塊設計

本系統(tǒng)整體被劃分了六大模塊：數(shù)據(jù)采集與控制、設備管理與控制、數(shù)據(jù)分析與繪制、數(shù)據(jù)操作與維護、系統(tǒng)參數(shù)設置、用戶管理模塊。

（1）數(shù)據(jù)采集與控制模塊：本模塊對陶瓷烘房溫度，濕度等參數(shù)進行采集檢測，通過PLC控制系統(tǒng)控制點火，開關風機，進行溫度和濕度的控制。

（2）設備管理與控制模塊：本模塊是上位機軟件中對點火和開關風機的手動控制開關，實際上還是PLC系統(tǒng)控制設備的開關。

（3）數(shù)據(jù)分析與繪制模塊：本模塊通過與PLC系統(tǒng)通訊，對采集到的數(shù)據(jù)信息進行分析，進行跟蹤曲線顯示，動態(tài)顯示各烘房溫度動態(tài)，并且能夠動態(tài)的繪制與顯示溫度動態(tài)曲線。

（4）數(shù)據(jù)操作與維護模塊：本模塊對數(shù)據(jù)曲線進行瀏覽，存儲，編輯。并且能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進行保存，清除，恢復，能夠?qū)?shù)據(jù)進行打印。

（5）系統(tǒng)參數(shù)設置模塊：本模塊能夠?qū)ι衔粰C軟件進行人性化設置，能夠?qū)?shù)據(jù)的采集周期，曲線刷新周期進行設置，儀表設置參數(shù)，能夠?qū)Σ煌腜LC控制系統(tǒng)進行配置，增加了系統(tǒng)的兼容性，更加方便使用。打印機設置能夠?qū)Υ蛴?shù)進行設置，使打印格式符合一致。

（6）用戶管理模塊：能夠?qū)θ藛T進行添加刪除，通訊錄進行管理，進行口令設置，給不同的用戶分配不同的權(quán)限，保證了系統(tǒng)的安全性。

7 PLC控制系統(tǒng)概要設計

根據(jù)陶瓷烘房控制總體特點，可將各個獨立運行的實體進行集中管理，設計成由若干個溫區(qū)形成分布式控制系統(tǒng)，也就是將整個系統(tǒng)控制分割成若干子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)由多個控制器下位機來負責具體的控制工作，操作人員使用該子系統(tǒng)中的集中操作站，一覽整個系統(tǒng)情況，并可參與各個子系統(tǒng)的控制運行，監(jiān)視各個控制站的報警和故障處理進程。

整個系統(tǒng)核心部分由一臺功能強大的PLC（又稱上位機）與終端顯示設備、多個下位控制器（又稱下位機）組成。其中上位機與多個下位調(diào)節(jié)器是通過RS485總線形成的一個功能強大的異步協(xié)議宏通訊網(wǎng)絡。每一個下位機具體控制點火開關或者風機的開關。

本系統(tǒng)通過下位機采集陶瓷烘房的溫度數(shù)據(jù)，通過一定的通訊協(xié)議與上位機軟件進行通訊，上位機可以控制多個陶瓷烘房，對采集來的數(shù)據(jù)進行分析繪制，比較簡單，從理論上采用這種結(jié)構(gòu)是可行的。

由于以前沒有接觸過工業(yè)方面的東西，總是感覺十分棘手，所以不是輕而易舉就可以完成的，同時也花費了大量時間和精力。本文研究的是“工業(yè)陶瓷烘房PLC控制系統(tǒng)”，研究過程嚴格按照軟件工程的軟件設計步驟進行的。從需求分析，到功能模塊設計，最后到系統(tǒng)模塊的詳細設計及具體實施，整個過程比較細致。在個人看來，此系統(tǒng)具有很大的實用性，對于現(xiàn)實的工業(yè)加工方面有一定的作用。