基于Prodave的设备参数设定及监控系统

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收稿日期:2010-02-01基金项目:国家支撑计划项目“高大空间建筑工程安装维护设备技术与产业化开发”(2008BAJ09B06)作者简介:程 婷(1986),女,陕西人,硕士,研究方向为检测技术与自动化装置。

基于Prodave的设备参数设定及监控系统程 婷,段晨东,赵一洁(长安大学电子与控制工程学院,西安710064) 摘要:介绍了一种基于PLC的快速锻压机控制系统,该系统以S7-400PLC为控制和数据处理核心,采用2个S7-300PLC控制左操作机和右操作机,2个工控机分别实现参数设定和过程监控。系统采用了工业以太网实现S7-400PLC与工控机之间通信的方法,采用基于ProdaveIE动态链接库调用方法实现数据通信。重点研究了基于VB的参数设定及监控系统的不同类型数据处理方法,解决了S7PLC和工控机不同环境的数据类型转换,为大型机械设备控制系统的设计开发提供了参考。关键词:快速液压锻造系统;工业以太网;数据通信;参数设定;过程监控中图分类号:TP273 文献标志码:A 文章编号:1000-0682(2010)05-0045-04AnequipmentparameterssettingandmonitoringsystembasedonProdaveCHENGTing,DUANChendong,ZHAOYijie(SchoolofElectronicandControlEngineering,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China) Abstract:APLCcontrolsystemoffasthydraulicforgingpresssetwasintroducedinthepaper.ThesystemconsistsofaS7-400PLCwhichwastakenasthecontrolanddataprocessingunitofthesystem,twosetsofS7-300PLCwhichwereusedtocontroltheleftandtherightmanipulatorsrespectively,andtwosetsofindustrialpersonalcomputer(IPC)whichwereusedforthesystemparametersettingandprocessmonitoring.AcommunicationschemebasedontheindustrialEthernet(IE)wasappliedtoim-plementdatatransmissionbetweenS7-400PLCandIPCs,datacommunicationscanbedonebycallingadynamiclinklibrarynamedProdaveIE.Moreover,severaldataprocessingmethodsfordifferentdatatypesinthesystemunderVisualBasicdevelopmentenvironmentwereaddressedwhichgiveasolutionfordatatypeconversionbetweenS7PLCandIPC.Itprovidesareferenceforcontrolsystemdevelopmentanddesignoflargemechanicalequipment.Keywords:fastforginghydraulicsystem;industrialEthernet;datacommunication;parameterset-ting;processmonitoring

0 引言 快速液压锻造机是一种新型的锻压设备,用于钢锭开坯和自由锻件的压力加工。它具有锻造速度快,锻件精度好,自动化程度高等显著优点,广泛应用在能够完成各种对锻件尺度精度和生产效率具有高要求的场合,是一种较为理想的自由锻设备[1-2]。快速液压锻造机是由锻造液压机、左操作机、右操作机和移动砧等组成,当锻件的工艺确定后,压机与操作机联动实现锻件的加工。该文介绍了一种快速锻压机控制系统,该系统以S7-400PLC为控制和数据处理核心,采用2个S7-300PLC分别控制左右操作机,2个工控机分别实现参数设定和过程监控。论文研究了基于VB的快速液压锻造机参数监控及设定系统和基于Prodave的S7-400PLC与计算机的工业以太网通信实现方法,为大型机械设备控制系统的设计开发提供了参考。

1 控制系统构成 快速液压锻造机组是由锻造液压机、左操作机、右操作机和移动砧等组成。操作机实现锻压原料的

·45·2010年第5期 工业仪表与自动化装置夹持、旋转、进给等,左、右操作机可以实现2种规格的原料处理。锻造液压机提供锻压力。当锻件的工艺确定后,压机与操作机联动实现锻件的加工。根据快速液压锻造机组的特点,设计构建电气自动控制系统如图1所示。控制系统的核心为S7-400PLC实现压机系统的协调控制、数据存储和通信管理,PLC的CPU模块为CPU414-2,通信模块为CP443-1Advanced。另外通过ProfibusDP总线连接了12个分站,用来实现压机的控制与检测,控制模拟屏指示压机机组、左操作机和右操作机液压系统实时工作状态。2个S7-300PLC通过MPI总线与S7-400连接,用来分别控制左右操作机的工作。为了便于操作,机组的参数设定和监控分别设置在2个一体化工控机上,通过以太网与S7-400PLC连接,其中参数设定工控机实现锻压道次工艺参数、传感器参数、砧型参数的设置等以及液压泵的选择控制等,监控工控机实现实时显示压机、左右操作机各个测点压力的棒图、实时曲线、油箱油温及其他参数,故障实时报警,产生故障报表,存储历史数据和事件追忆等。图1 快速液压锻造机控制系统图 在工作过程中,数据通信是以公共变量区为基础实现的,公共变量区开辟在主站S7-400PLC存储区中。由S7-300PLC采集的左、右操作机的状态与参数检测信息通过MPI接口写入公共变量区,实时刷新S7-400PLC相应的数据区中对应的变量,同时又通过MPI读取公共变量区的给定和控制信息,完成对泵、阀等执行器的控制。压机的状态、参数检测和控制信息由S7-400PLC直接写入和读取。参数设定工控机设定的道次等信息通过工业以太网下传到S7-400PLC,由S7-400PLC进一步处理,监控工控机所需要的设备状态和参数检测信息也是通过工业以太网从S7-400PLC的公共变量区读取。基于公共变量区的数据通信方式其通信工作由主站S7-400PLC直接管理,保证了数据更新的实时性,避免了主站S7-400PLC在执行控制程序时不断地接收和发送数据,提高了系统的可靠性。在系统中,主站S7-400PLC和从站S7-300PLC之间采用MPI通信协议,主站S7-400与参数设定和监控工控机采用基于TCP/IP协议的工业以太网,另外,采用现场总线ProfibusDP总线协议连接现场的各个分站,组成一个现场通信及控制的总线系统,使系统结构简单,装置连接成本低,采用标准通信协议,不需要复杂的硬件设置,保证了系统的可靠性[3]。

2 基于Prodave的计算机与PLC数据通信 系统生成了参数监控和参数设定2个部分,共计263个参数,在监控及设定工控机上可以直观化地查看每一类参数的变化。参数类型及个数说明如表1所示。表1 参数类型及个数说明参数个数类型道次锻造参数7INT压力值(泵,缸)40INT温度值(油箱、充液罐、操作机)8INT位移值(工作台、砧位、缸、操作机)26INT阀开度值15INT泵的选择36BOOL报警及故障状态显示值94BOOL压机其他各种参数15INT左右操作机其他参数22INT

系统利用ProdaveIE/MPI6.0来完成PC和PLC之间的数据通信。ProdaveIE/MPI6.0工具箱包含2个动态链接库(DLL):Prodave6.dll和ker-nel32.dll。这些动态链接库提供了大量的基于Win-dows的函数以解决PLC与计算机之间的数据交换和数据处理问题,其优点在于:编程人员不需要熟悉复杂的通信协议,只要在程序中调用动态链接库的函数就可实现通信,完成PLC与计算机之间的数据交换和处理。ProdaveIE/MPI6.0支持IE(以太网)和MPI通信方式,其方式的设定是在PG/PC接口参数设置时实现的[4]。下面介绍VB环境下Prodave

的使用。2.1 ProdaveIE/MPI6.0的设置 安装动态链接库工具箱,并建立网络连接。1)安装ProdaveIE/MPI6.0。2)安装STEP7。3)设置硬件接口参数:在控制面板中打开“设置PG/PC接口”窗口,在访问路径中添加“CP-TCP/IP”,并与本机相应的网卡驱动连接。4)设置IP地址。IP地址要和主站以太网模块

·46·工业仪表与自动化装置 2010年第5期的IP地址在一个网段内。用PING命令测试网络是否连接通。2.2 ProdaveIE/MPI6.0建立通信连接 ProdaveIE/MPI6.0工具箱提供的基本函数用于建立、激活、断开计算机与PLC的连接,以及读取或写入PLC中各种数据的操作,在计算机中,采用VB或VC建立通信连接的流程如图2所示。图2 数据读写流程图 采用ProdaveIE/MPI6.0以IE(以太网)方式设置主机IP,建立连接的初始化程序如下:′ProdaveTest VBDimConNrAsIntegerpConTable.AdrType=2′当采用MPI地址时,AdrType取1,TCP/IP的IP地址时取2,MAC地址取3pConTable.RackNr=0 ′PLC机架号pConTable.SlotNr=3 ′CPU槽号pConTable.Adr.Adresse(0)=10 ′PLC主机的IP地址:10.86.20.1pConTable.Adr.Adresse(1)=86pConTable.Adr.Adresse(2)=20pConTable.Adr.Adresse(3)=1pConTable.Adr.Adresse(4)=0pConTable.Adr.Adresse(5)=0ConNr=0 ′连接号ConTableLen=9 ′待连接PLC地址属性表长度(字节为单位,常值9)AccessPoint="CP-TCPIP" ′协议类型2.3 ProdaveIE/MPI6.0的应用 VB在调用Prodave中的DLL函数之前,需要在模块级中用Declare语句声明要使用的DLL函数,这样,应用程序才能合法的利用它所提供的库函数,如在程序中调用LoadConnection ex6函数,在VB模块中需做如下声明:DeclareFunctionLoadConnection ex6Lib"Pro-dave6.DLL"(ByValConNrAsInteger,ByValAccess-PointAsString,ByValConTableLenAsInteger,pConTableAsCON TABLE TYPE)AsLong当需要调用LoadConnection ex6时,它会自动访问操作系统中的Prodave6.DLL函数,从而实现和PLC建立通信连接的目的。在计算机与PLC进行数据交换时,先用Load-Connection ex6函数建立与PLC的连接,再用SetActiveConnection ex6函数激活连接,并检测是否连接上。当连接正常时,可用field read ex6函数从PLC中指定的数据存储区读取数据,或用field write ex6函数把数据写入PLC指定的数据存储区。任务执行完毕退出时,需用UnloadConnection ex6函数断开连接,以避免访问冲突。数据在PLC中是以字节形式存储,一个INT类型的数据是2个字节,一个BOOL类型的数据是一个字节。PLC地址分配时,是将同类别的通信数据放在同一存储区中并连续分配地址,因此Prodave一次可从一个存储区中读取或往一个存储区中写入多个连续字节信息。Prodave批量读写PLC中数据的优点在于可以减少连接次数,实时地读写各种参数。2.3.1 参数设定