廣州市自來水公司西村水廠 許永康

摘要：本文介紹了A-B PLC與Pro-face人機(jī)界面通過串口建立通信，同時(shí)A-B PLC又與A-B的變頻器通過DeviceNet組網(wǎng)，這樣PLC向上接收觸摸屏發(fā)出的指令，向下把指令發(fā)送到變頻器，從而建立起一個(gè)穩(wěn)定可靠的自動(dòng)投加系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：Pro-face人機(jī)界面 A-B PLC DeviceNet A-B變頻器

1 引言

　　羅克韋爾（Rockwell）是全球著名的電子控制和通訊設(shè)備制造商，旗下的艾倫-布拉德利（Allen-Bradley）品牌以其可靠性著稱于工業(yè)控制和自動(dòng)化領(lǐng)域。

　　普洛菲斯（Pro-face）是世界上第一個(gè)生產(chǎn)觸摸屏的廠家，在人機(jī)界面領(lǐng)域里一直充當(dāng)領(lǐng)頭羊的角色，產(chǎn)品不斷升級，推陳出新。目前的GP2000系列，性能好，功能強(qiáng)，是同行中的佼佼者。

　　DeviceNet具有成本低廉、安裝快捷、故障時(shí)間少的特點(diǎn)，它是在控制器局域網(wǎng)（CAN）技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入了生產(chǎn)者/消費(fèi)者通訊模式，從而形成的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。它允許您通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場設(shè)備與控制器連接在一起，這樣就不再需要將每個(gè)設(shè)備用硬接線的方式連接到I/O模塊上，從而降低了花費(fèi)在接線上的時(shí)間和金錢。

　　本文基于自來水廠投加系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，著重介紹通過A-B PLC 、Pro-face觸摸屏、A-B變頻器等組成的自動(dòng)投加系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

2 投加系統(tǒng)簡介

　　目前，自來水廠在凈水工藝上經(jīng)常采用原水投加凈水材料的方法，因此，投加物的均勻度、投加量的控制能力都將直接影響到出廠水的水質(zhì)。眾多的凈水材料有不少是粉末狀的，傳統(tǒng)的人工直接投加不能滿足科學(xué)生產(chǎn)的需要，所以急需一套穩(wěn)定可靠的自動(dòng)投加系統(tǒng)。為了更好的提高投加的均勻度，一般采用先把粉末開成溶液，然后再投到水里的。如圖1所示，先通過溶配機(jī)把粉末狀的凈水材料和水混合開成溶液，然后再輸送到儲液罐進(jìn)行充分的攪和，最后才通過螺桿泵把溶液投放到水里。這樣均勻度和投加量就能得到很好的控制。

圖1自動(dòng)投加系統(tǒng)示意圖

3系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方案

　　本系統(tǒng)對溶配機(jī)采用了PLC直接控制，這樣既減少了電氣元器件又簡化線路，同時(shí)還通過觸摸屏把相關(guān)的過程變量準(zhǔn)確及時(shí)地顯示出來，供值班人員作參考之用。為了能夠準(zhǔn)確地控制投加量，采用變頻器控制螺桿泵來實(shí)現(xiàn)投加量的線性可調(diào)，同時(shí)對頻率的設(shè)置及一些相關(guān)量的控制就是通過觸摸屏在現(xiàn)場來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的部分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

　　由圖可知，PLC在這里起到橋梁的作用，向上接收觸摸屏發(fā)出的指令，向下把這些指令發(fā)送到相應(yīng)的元器件（變頻器、繼電器、指示燈等），同時(shí)PLC又把接收到的信號（壓力、液位、按鈕信號等）向上傳送到觸摸屏供顯示之用，其中參與控制的信號，已經(jīng)在底層程序中實(shí)現(xiàn)了。系統(tǒng)指令的流向如圖3所示。

圖3系統(tǒng)指令流向示意圖

4 系統(tǒng)硬件介紹

　　可編程控制器（PLC）選用A-B微型系列中最高級的MicroLogix 1500，這是一種功能強(qiáng)大的小型控制器。它使用羅克韋爾編程軟件RSLogix，具有和MicroLogix 1000，SLC系列控制器相同的指令集。

　　人機(jī)界面（HMI）選用Pro-face 具有領(lǐng)先信息技術(shù)的GP2000系列，型號選用GP2301-LG41-24V，因?yàn)樗δ荦R全而且價(jià)格低廉。畫面編輯使用GP-Pro/PBⅢ軟件，該軟件簡單易用，非常適合初學(xué)者。

　　變頻器選用A-B PowerFlex變頻器家族中尺寸最小并且效率最高的PowerFlex40交流變頻器。PowerFlex40具有強(qiáng)大的通訊功能，只要配置不同的通訊卡就可以能組成DeviceNet、EtherNet/IP、Profibus網(wǎng)絡(luò)，本系統(tǒng)就是選用22-COMM-D通訊卡來組成DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，因?yàn)镻LC選用的是MicroLogix 1500，所以在通訊模塊上選用DeviceNet掃描模塊1769-SDN來配置DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。

　　DeviceNet RS-232轉(zhuǎn)換器——1770-KFD，它的作用是將個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、筆記本電腦等接入DeviceNet網(wǎng)，從而可以直接在計(jì)算機(jī)上對現(xiàn)場設(shè)備的操作進(jìn)行編程。

　　以太網(wǎng)通訊模塊——1761-NET-ENI，它的作用是把該系統(tǒng)連接到廠的以太網(wǎng)上，方便遠(yuǎn)距離訪問各種重要數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)軟件介紹

　　DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的配置：

　　(1)配置計(jì)算機(jī)接入DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。硬件使用1770-KFD，軟件使用RSLinx。當(dāng)計(jì)算機(jī)通過串口與1770-KFD的RS232接口連接好后，則軟件的配置過程如下：啟動(dòng)RSLinx，點(diǎn)擊“Communications”——“Configure Drivers”，則會出現(xiàn)“Configure Drivers”的對話框，在上方的下拉表里選擇“DeviceNet Drivers (1784 PCD/PCIDS,1770-KFD….)”此項(xiàng)，接著在出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)選擇對話框中選擇“Allen-Bradley 1770-KFD”，然后再簡單地設(shè)置一下就行了。又當(dāng)1770-KFD的DeviceNet接口接到DeviceNet網(wǎng)時(shí)，在Rslinx就會出現(xiàn)類似本系統(tǒng)的畫面（如圖4）。

圖4計(jì)算機(jī)接入DeviceNet網(wǎng)絡(luò)圖

　　(2)配置接入DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備參數(shù)。圖4只能看到接入DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，但是不能對這些設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)這一步要通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)配置軟件RSNetworx For DeviceNet，配置過程非常直觀，只要開啟了RSNetworx并依次點(diǎn)擊“Network”——“Online”選擇圖4的1770-KFD的鏈接后就會出現(xiàn)如圖5的畫面，然后就可以通過1769-SDN對各DeviceNet網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行設(shè)置了，主要是地址映射的建立。

圖5 RSNetworx配置DeviceNet的網(wǎng)絡(luò)圖

　　(3)程序的開發(fā)

　　對A-B PLC進(jìn)行編程，用的是Rockwell的RSLogix系列編程軟件，對MicroLogix 1500而言，就要用到RSLogix系列的RSLogix 500，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)用的PLC處理器單元是具有兩個(gè)串口的1764-LRP，所以要用到RSLogix 500 5.0版本。編程如圖3所示，主要包括對溶配機(jī)、變頻器的控制，壓力、流量的讀取以及為觸摸屏、遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)提供數(shù)據(jù)和接收它們的指令等。

　　(4)以太網(wǎng)的設(shè)置

　　本系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)接口模塊1761-NET-ENI接入廠的以太網(wǎng)，那么首先就要對1761-NET-ENI 進(jìn)行配置，主要是通過ENI Utility軟件來為1761-NET-ENI配置一個(gè)IP地址，設(shè)置過程比較簡單，當(dāng)然遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)就是通過RSLinx來連接1761-NET-ENI模塊的，從而就可以對MicroLogix 1500進(jìn)行讀寫操作了。

　　(5)遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面的編輯

　　在水處理行業(yè)，很多都是使用A-B的PLC，所以監(jiān)控畫面的編輯就是通過Rockwell組態(tài)軟件RSView來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)使用RSView32，該軟件被評價(jià)為目前最好的人機(jī)接口產(chǎn)品之一。主要功能畫面有：反映所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的主畫面，反映各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的子畫面，記錄投加量實(shí)時(shí)的歷史趨勢畫面等。

　　(6)人機(jī)界面畫面的編輯

　　Pro-face的人機(jī)界面畫面編輯軟件是GP-Pro/PBⅢ，該軟件集畫面創(chuàng)建和邏輯編程于一體，特別適合初學(xué)者的簡單編程，本系統(tǒng)人機(jī)界面的作用有：

　　·對變頻器的開、停、頻率設(shè)置、故障清除等的控制;

　　·對溶配機(jī)的一步化及各部件的單獨(dú)控制，以及故障的顯示及報(bào)警;

　　·對各儲液灌液位進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警。

6 結(jié)束語

　　經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用Rockwell自動(dòng)控制系統(tǒng)來控制這個(gè)投加系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用證明，此自動(dòng)控制系統(tǒng)非常穩(wěn)定、可靠，而且應(yīng)用很方便，能滿足生產(chǎn)的各種需要。同時(shí)此配置也是一種比較經(jīng)濟(jì)的方式，在其他的行業(yè)或者比較大型的生產(chǎn)線也可以這樣應(yīng)用，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] GP軟件操作應(yīng)用基礎(chǔ)

[2] GP軟件高級應(yīng)用手冊

[3] PowerFlex DeviceNet Adapter User Manual

[4] 《PLC&FA》網(wǎng)絡(luò)版

作者簡介