摘要：高速弓網(wǎng)關(guān)系試驗(yàn)臺(tái)是高鐵高速弓網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為其輔助系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。本系統(tǒng)采用分布式控制思想，運(yùn)用先進(jìn)的西門子PLC作為主控制器，ET200M作為分布式控制站，采用PROFIBUS+以太網(wǎng)方式作為通訊方式，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　一系統(tǒng)概述

　　本系統(tǒng)將工業(yè)過程先進(jìn)集成自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于高速弓網(wǎng)關(guān)系試驗(yàn)臺(tái)循環(huán)冷卻水自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)用先進(jìn)的控制方法對(duì)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)過程進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、顯示與控制，實(shí)現(xiàn)智能化控制。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)包含閉式冷卻塔、循環(huán)水泵、冷卻水箱、100μm級(jí)過濾器、控制系統(tǒng)及管路等，是用于高速弓網(wǎng)關(guān)系試驗(yàn)臺(tái)主盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓泵站的冷卻降溫。其中高速弓網(wǎng)關(guān)系試驗(yàn)臺(tái)主盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于試驗(yàn)大廳設(shè)備基坑內(nèi)；液壓泵站設(shè)置于實(shí)驗(yàn)樓首層南側(cè)西邊的液壓泵室內(nèi)。循環(huán)水泵自冷卻水箱內(nèi)吸水（冷凍水），并分別加壓至主驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱裝置與液壓泵站，經(jīng)以上系統(tǒng)內(nèi)置的熱交換設(shè)備（換熱器）換熱后，回水至室外冷卻塔，經(jīng)冷卻塔降溫并回流至冷卻水箱。

　　二系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

　　整個(gè)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)由4層結(jié)構(gòu)組成（如圖1所示），即設(shè)備層、PLC控制層、監(jiān)控層以及信息管理層。設(shè)備層主要的控制對(duì)象有監(jiān)控對(duì)象：閉式冷卻塔循環(huán)水泵、冷卻水箱、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、散熱器以及液壓泵站等。

　　為了降低布線成本以及系統(tǒng)布線復(fù)雜度，本系統(tǒng)采用了分布式控制站思想。采用西門子ET200M分布式控制站，在室外的冷卻塔系統(tǒng)安置一套ET200M，控制鼓風(fēng)機(jī)、立式單級(jí)泵、冷卻塔等設(shè)備；液壓泵房內(nèi)配置另一套ET200M分布式站，主要控制冷卻水箱、循環(huán)水泵、液壓泵站，試驗(yàn)大廳設(shè)備基坑內(nèi)配置一套ET200M，主要控制主驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及散熱器等設(shè)備。

　　主控制器采用西門子S7300系列的CPU315-2PN/DP，自帶1個(gè)DP口和一個(gè)以太網(wǎng)口，DP口加三通實(shí)現(xiàn)和兩套ET200M分布式控制站的通信，以太網(wǎng)口主要是為調(diào)試時(shí)所留用。

　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝CP5611板卡，采用PROFIBUS通訊方式和現(xiàn)場(chǎng)PLC通信。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過Web發(fā)布的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主機(jī)對(duì)其訪問和控制。

　　熱備份計(jì)算機(jī)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)同步，當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)由于意外情況停止運(yùn)行時(shí)，熱備份計(jì)算機(jī)能夠馬上投入使用，避免影響系統(tǒng)控制效果。

　　服務(wù)器主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)所需參數(shù)的存儲(chǔ)，所需重要數(shù)據(jù)一方面存于監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，又同時(shí)上傳到服務(wù)器，監(jiān)控計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)保存的年限有限，服務(wù)器的數(shù)據(jù)可以一直保存，以備歷史查詢和檢索。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　2.1控制方式

　　控制方式有兩種類型：“本地／遠(yuǎn)控”和“手動(dòng)／自動(dòng)”。

　　PLC柜上設(shè)有“本地／遠(yuǎn)控”開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打到“本地”時(shí)，由PLC控制系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備；當(dāng)開關(guān)打到“遠(yuǎn)控”時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以直接控制本系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)地設(shè)備。

　　對(duì)每一個(gè)單機(jī)設(shè)備，電控柜上都設(shè)有“手動(dòng)／自動(dòng)”開關(guān)。當(dāng)開關(guān)打到“自動(dòng)”時(shí)，由PLC程序自動(dòng)控制設(shè)備；當(dāng)開關(guān)打到“手動(dòng)”時(shí)，由工作人員人工控制設(shè)備，這樣就保證了PLC出現(xiàn)故障時(shí)，動(dòng)力設(shè)備能正常運(yùn)行。

　　對(duì)功率在7.5KW以上的設(shè)備，采用軟啟動(dòng)方式或變頻控制方式。對(duì)功率在7.5KW以下的設(shè)備采用直啟動(dòng)方式。對(duì)需要軟啟動(dòng)的設(shè)備，采用I/O觸點(diǎn)直接控制。

　　2.2控制中心各功能的實(shí)現(xiàn)

　　控制中心實(shí)現(xiàn)的功能如圖2所示，下面介紹重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)部分。

　　2.2.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

　　對(duì)各能源分系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。

　　監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)模擬量和數(shù)字量，連續(xù)采集于處理所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信息、以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一旦設(shè)備發(fā)生異常工況及時(shí)報(bào)警。

　　2.2.2數(shù)據(jù)圖形顯示

　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)直接與設(shè)備控制層通信，將參數(shù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)地通過工藝圖、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和參數(shù)列表等方式表現(xiàn)給用戶。監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)顯示總畫面、各子系統(tǒng)工藝流程圖、報(bào)警畫面，動(dòng)態(tài)顯示子系統(tǒng)和設(shè)備工況、工藝參數(shù)。

　　主要包括：

　　●設(shè)備工藝圖及參數(shù)顯示。

　　●運(yùn)行參數(shù)列表顯示

　　●系統(tǒng)報(bào)警指示。

　　●參數(shù)實(shí)時(shí)曲線。

　　●參數(shù)歷史趨勢(shì)圖。

　　●操作指導(dǎo)。

　　●棒狀圖顯示。

　　所有圖形上顯示的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。

　　2.2.3遠(yuǎn)程控制功能

　　遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作員可以遠(yuǎn)程控制閥門的狀態(tài)，可以控制泵的運(yùn)行等等，這種控制通過在顯示器上選擇相應(yīng)的畫面，操作系統(tǒng)鍵盤和鼠標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。

　　合法性檢測(cè)：必須進(jìn)行控制命令的合法性檢測(cè)，保證遠(yuǎn)程控制的合法性。

　　所有運(yùn)行人員的操作控制和操作的精確時(shí)間都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，以備查詢分析需要。

　　2.2.4報(bào)警功能

　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)和本地操作站具備報(bào)警功能，系統(tǒng)能通過過程變量或觸點(diǎn)狀態(tài)的變化，參照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行掃描比較，分辨出狀態(tài)的異常、正?；驙顟B(tài)變化，當(dāng)某一點(diǎn)超過其預(yù)先設(shè)定的限值，CRT上就應(yīng)出現(xiàn)報(bào)警畫面并發(fā)出音響信號(hào)。當(dāng)報(bào)警被取消后消音。

圖2監(jiān)控中心功能說明

　　報(bào)警信息可以自動(dòng)在打印機(jī)上輸出，也可以根據(jù)用戶的需求發(fā)送磁盤文件和數(shù)據(jù)庫中。

　　所有報(bào)警數(shù)據(jù)自動(dòng)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，用戶可以按照各種需要的條件檢索數(shù)據(jù)庫中的報(bào)警記錄。

　　2.2.4.1故障和超限報(bào)警功能

　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)和本地操作站可顯示并存儲(chǔ)報(bào)警/事件的日期、時(shí)間、類型、地點(diǎn)（位置）等信息，同時(shí)提供相應(yīng)信息供調(diào)度員采取措施。報(bào)警/事件信息以突出顏色或閃爍顯示，并有聲音提示。監(jiān)控中心的操作員可以組態(tài)報(bào)警事件，如：超限報(bào)警、故障報(bào)警等。

　　2.2.4.2故障診斷處理功能

　　系統(tǒng)在發(fā)生預(yù)定報(bào)警時(shí)，能夠根據(jù)用戶的要求執(zhí)行定義好的動(dòng)作。

　　系統(tǒng)還具有故障自診斷功能，包括網(wǎng)絡(luò)（總線）故障診斷、電控器件故障診斷、以及在實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)各工藝點(diǎn)的工藝指標(biāo)完成情況分析生產(chǎn)的異常報(bào)警和提示等。

　　發(fā)生故障時(shí)，故障診斷系統(tǒng)按照Windows指標(biāo)的故障診斷模式，通過與設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫的緊密結(jié)合，給出全面的包括機(jī)械、電氣、保養(yǎng)等方面故障分析，逐步智能的查找故障原因、故障點(diǎn)，并給出相應(yīng)的故障分析和解決措施，同時(shí)通過系統(tǒng)維護(hù)界面可由用戶擴(kuò)展為智能化專家系統(tǒng);

　　通過診斷功能，用戶可以實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，掌握系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)、控制器、智能儀表等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

　　系統(tǒng)以直觀的圖形使得操作員可以方便地掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。操作員可以需求選取需要查看的設(shè)備或控制器的模塊，設(shè)備或控制器相應(yīng)模塊的狀態(tài)和參數(shù)都會(huì)在界面上。

　　通過廠級(jí)局域網(wǎng)或遠(yuǎn)程登陸的方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線診斷和維護(hù)，以減少故障排除時(shí)間，保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備正常運(yùn)行；

　　2.2.5數(shù)據(jù)處理功能

　　2.2.5.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)

　　系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和本地存儲(chǔ)兩種策略來保護(hù)歷史數(shù)據(jù)?？梢詫?duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、計(jì)算、檢索和記錄。要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、操作員操作和有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，也可能是通過計(jì)算機(jī)得到的數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)還提供歷史數(shù)據(jù)文件支持歷史數(shù)據(jù)的存檔。數(shù)據(jù)文件將標(biāo)記年、月、周、日、和時(shí)間信息。所有歷史數(shù)據(jù)都可顯示和打印。使用專用的編輯軟件設(shè)計(jì)專用的顯示和報(bào)表格式。

　　數(shù)據(jù)庫包括：

　　●實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫六個(gè)月

　　●歷史數(shù)據(jù)庫一年

　　●故障信息數(shù)據(jù)庫一年

　　●控制操作數(shù)據(jù)庫三年

　　系統(tǒng)以一定的時(shí)間頻率定期存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)還提供歷史數(shù)據(jù)文件來支持歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。系統(tǒng)支持歷史數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、檢索和記錄。所有檢索到的歷史數(shù)據(jù)都可顯示和打印

　　2.2.5.2數(shù)據(jù)備份

　　允許用戶把數(shù)據(jù)備份到服務(wù)器，可以永久保留，防止數(shù)據(jù)丟失帶來的損失。

　　2.2.5.3網(wǎng)頁發(fā)布功能

　　系統(tǒng)采用C/S與B/S相結(jié)合的方式，監(jiān)控計(jì)算機(jī)充當(dāng)webserver允許授權(quán)用戶在局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接到的任何地方觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

　　2.2.5.4數(shù)據(jù)上傳功能

　　監(jiān)控中心具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，在必要時(shí)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、延時(shí)或處理后上傳到服務(wù)器中。通過調(diào)用ODBC接口，實(shí)現(xiàn)集控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地上傳到服務(wù)器級(jí)數(shù)據(jù)庫?？梢詡鬏?shù)臄?shù)據(jù)由報(bào)警數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行時(shí)間狀態(tài)等信息。

　　三系統(tǒng)硬件配置

　　3.1服務(wù)器

　　由于服務(wù)器在系統(tǒng)中起著關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的作用，所有必須選用高可靠性的機(jī)型，一保障服務(wù)器長時(shí)間的24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行（應(yīng)配有UPS），同時(shí)還應(yīng)具有較高的性能，以滿足其實(shí)時(shí)性。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選用DELL服務(wù)器。

　　3.2監(jiān)控計(jì)算機(jī)

　　監(jiān)控機(jī)用于調(diào)度人員發(fā)布監(jiān)控命令、顯示循環(huán)水冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)檢索、統(tǒng)計(jì)分析、聲光報(bào)警和發(fā)送控制指令等功能。選用DELL工控機(jī)。

　　3.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置

　　交換機(jī)Cisco帶8個(gè)100M以太網(wǎng)接口

　　以太網(wǎng)網(wǎng)卡10/100Base－TX

　　3.4UPS電源

　　為了增加系統(tǒng)的可靠性，并考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，本系統(tǒng)配置了一臺(tái)5KB支持2小時(shí)延時(shí)的USP電源。當(dāng)電網(wǎng)突然停電時(shí)，工作人員可以及時(shí)將系統(tǒng)退出。采用后備式：標(biāo)稱后備時(shí)間：2小時(shí)。

　　3.5PLC部分

　　PLC是該控制系統(tǒng)的核心，控制過程中全部的輸入輸出量都要經(jīng)過PLC的處理，所有繼電器的動(dòng)作都由PLC的輸出控制來完成。

　　本設(shè)計(jì)選擇的是德國西門子公司S7-300PLC，西門子公司是具有150多年歷史的世界知名公司，PLC是其重要產(chǎn)品之一，在世界各PLC應(yīng)用領(lǐng)域中，無論從占有量、質(zhì)量還是知名度，西門子公司的PLC都是名列前茅。因此選擇西門子公司的PLC是對(duì)工程可靠運(yùn)行的有力保證。

　　S7-300是模塊化中型PLC系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。模塊化，無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握的特點(diǎn)使得S7-300成為各種中等規(guī)模性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案。

　　S7-300可編程控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合。

　　S7-300的系統(tǒng)組成主要有：中央處理單元（CPU）、信號(hào)模塊(SM)、通訊處理器（CP）、功能模塊（FM）、負(fù)載電源模塊（PS）、接口模塊（IM）、SIMATICM7自動(dòng)化計(jì)算機(jī)等。SIMATICS7-300適用于通用領(lǐng)域，高電磁兼容性和強(qiáng)抗震性，使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。溫度適應(yīng)范圍從0°C--60°C，特殊條件下可達(dá)-25°C--60°C，具有更強(qiáng)的耐受震動(dòng)和污染特性。

　　四系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1操作系統(tǒng)

　　選用符合IEEE和ANSI標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。選用的操作系統(tǒng)如下：

　　服務(wù)器操作系統(tǒng)采用MicrosoftWindows2003Server,該操作系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

　　能與Internet緊密聯(lián)系

　　當(dāng)運(yùn)行繁忙的Web服務(wù)器、終端服務(wù)、電子商務(wù)和VPN解決方案時(shí)，通過使用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，將傳入的通信在眾多的服務(wù)器群中分布；利用了最先進(jìn)的服務(wù)器硬件，實(shí)現(xiàn)了多達(dá)8路的SMP和多達(dá)8GB的RAM而增強(qiáng)了性能；通過可靠的集成Internet服務(wù)，高性能的WEB站點(diǎn)和應(yīng)用程序，從而能全面利用Internet的潛力。

　　提高可靠性

　　兩節(jié)點(diǎn)的、高可靠性的群集服務(wù)能確保關(guān)鍵的應(yīng)用程序正常并按需要進(jìn)行；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡能將發(fā)生故障的服務(wù)器上的Web工作負(fù)荷重新分配；經(jīng)過改善的核心體系結(jié)構(gòu)提供設(shè)計(jì)增強(qiáng)功能，以提供系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間；分段升級(jí)支持，以減少維護(hù)或升級(jí)（包括從WindowsNT4.0群集升級(jí)）所需的計(jì)劃停機(jī)時(shí)間。

　　更加易于使用和管理

　　可以從任一聯(lián)網(wǎng)Windows2000系統(tǒng)中的“群集管理器”和NLB腳本命令接口遠(yuǎn)程管理群集；將“群集服務(wù)”群集作為ActiveDirectiry對(duì)象來訪問和管理。

　　新設(shè)備的最佳選擇

　　利用最新的服務(wù)器硬件，包括利用Intel和Profusion芯片和體系結(jié)構(gòu)多達(dá)8路的SMP，和使用Intel的物理地址擴(kuò)展（PAE）的8GBRAM。

　　監(jiān)控機(jī)和管理機(jī)操作系統(tǒng)采用MicrosoftWindows2000Professional.

　　4.2組態(tài)軟件WINCC

　　WinCC是西門子公司在自動(dòng)化領(lǐng)域采用最先進(jìn)的技術(shù)與微軟公司在共同開發(fā)的居于世界領(lǐng)先地位的工控軟件。WinCC即WINDOWSCONTROLCENTER（視窗控制中心）。WinCC是一個(gè)功能強(qiáng)大的全面開放的監(jiān)控系統(tǒng)，既可以用來完成小規(guī)模的簡單的過程監(jiān)控應(yīng)用，也可以用來完成復(fù)雜的應(yīng)用。在任何情況下WinCC都可以生成漂亮而便捷的人機(jī)對(duì)話接口，使操作員能夠清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過程。

　　WINCC幾乎擁有先進(jìn)人機(jī)界面產(chǎn)品的所有功能，其集成的功能已包括：

　　圖形系統(tǒng)---用于自由地組態(tài)畫面，并完全通過圖形對(duì)象進(jìn)行操作，圖形對(duì)象具有動(dòng)態(tài)屬性并可對(duì)屬性進(jìn)行在線組態(tài)。

　　報(bào)警信息系統(tǒng)---記錄和存儲(chǔ)事件并予以顯示，可自由選擇信息分類、信息顯示和報(bào)表，操作非常簡便。

　　變量存檔----接收、記錄和壓縮測(cè)量值，用于曲線和圖表顯示及進(jìn)一步的編輯功能。

　　報(bào)表系統(tǒng)---用戶自由選擇一定的報(bào)表格式，按時(shí)間順序或事件觸發(fā)來對(duì)信息操作、文檔當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶報(bào)表輸出。

　　數(shù)據(jù)處理----對(duì)圖形對(duì)象的動(dòng)作使用C語言及C編譯器進(jìn)行編輯。

　　標(biāo)準(zhǔn)接口----通過ODBC和SQL訪問用于組態(tài)和過程數(shù)據(jù)的SYBASE數(shù)據(jù)庫。

　　應(yīng)用程序接口----允許用戶編寫可用于擴(kuò)展WinCC基本功能的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序。

　　另外，WinCC還提供多種可選軟件包。如，通訊開發(fā)工具CDK，允許用戶開發(fā)用于連接數(shù)據(jù)管理器與任何目標(biāo)系統(tǒng)的通訊軟件。

　　WINCC的組態(tài)及歸檔數(shù)據(jù)存放在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)可用標(biāo)準(zhǔn)工具如ODBC和SQL等讀出。很多標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用如MicrosoftExcel等可以和WinCC并行運(yùn)行，同時(shí)可通過DDE裝載過程數(shù)據(jù)。操作員站軟件允許通用的OCX、ActiveX鏈接。更進(jìn)一步，集成的OPC(OLEforprocesscontrol)服務(wù)器使得過程數(shù)據(jù)可由其它應(yīng)用程序(OPC客戶機(jī))訪問。

　　4.3編程軟件STEP7

　　STEP7是SIEMENS公司S7-300、S7-400、M7系列PLC的標(biāo)準(zhǔn)編程工具。它是在國際標(biāo)準(zhǔn)IEC-1131-3的基礎(chǔ)上建立的，它與其它公司的建立在IEC標(biāo)準(zhǔn)上的PLC編程語言是相似的。

　　STEP7可以在微軟公司的WINDOWS平臺(tái)上運(yùn)行，是可視化編程工具。它同其它WINDOWS應(yīng)用軟件一樣容易操作，界面友好，與WINDOWS溶為一體，其基本功能體現(xiàn)在：

　　▲硬件的組態(tài)和參數(shù)設(shè)置

　　▲定義通信網(wǎng)絡(luò)

　　▲控制程序編制

　　▲測(cè)試、啟動(dòng)、維護(hù)

　　▲文件、建檔

　　STEP7以塊形式管理用戶編寫的程序和數(shù)據(jù)，在一個(gè)塊中調(diào)用另一個(gè)塊的可能性，即使是子程序，用戶程序結(jié)構(gòu)化仍成為可能。這將顯著增加PLC程序組織的清晰性，可理解性和易維護(hù)性。

圖3冷卻水箱控制流程圖

　　4.4應(yīng)用軟件

　　為了長期保存實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中重要的參數(shù)，本系統(tǒng)在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝了數(shù)據(jù)上傳應(yīng)用軟件，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從監(jiān)控計(jì)算機(jī)上傳到服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫前臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)工具選用VisualStudio.net，在它的軟件包內(nèi)集成了VB、VC等開發(fā)工具。

　　4.5后臺(tái)數(shù)據(jù)庫

　　數(shù)據(jù)庫用于保存系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)歷史數(shù)據(jù)、參數(shù)報(bào)警數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)間等信息。將通過人機(jī)界面下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)和監(jiān)控機(jī)執(zhí)行的情況作永久的記錄，已備將來查詢。

　　數(shù)據(jù)庫采用支持網(wǎng)絡(luò)的流行的數(shù)據(jù)庫軟件，并支持ODBC、DDE、DLL等開放接口。我們選擇性價(jià)比高的SQLServer2000,其特性如下：

　　●完全的Web支持

　　SQLServer提供可以Web標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫程序功能。豐富的XML和Internet標(biāo)準(zhǔn)支持允許您使用內(nèi)置的存儲(chǔ)過程以XML格式輕松存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)。您還可以使用XML更新程序容易地插入、更新和刪除數(shù)據(jù)。

　　I.通過Web輕松訪問數(shù)據(jù)，有了SQLServer，您可以使用HTTP來向數(shù)據(jù)庫發(fā)送查詢、對(duì)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的文檔執(zhí)行全文搜索、以及通過Web進(jìn)行自然語言查詢。

　　II.強(qiáng)大而靈活的基于Web的分析。SQLServer分析服務(wù)功能被擴(kuò)展到了Internet。您可以通過Web瀏覽器來訪問和控制多維數(shù)據(jù)。

　　●開發(fā)周期短

　　SQLServer是Microsoft.NETEnterpriseServer的數(shù)據(jù)管理與分析中樞。SQLServer包括加速從概念到最后交付開發(fā)過程的工具。

　　I.集成和可擴(kuò)展的分析服務(wù)。有了SQLServer，您可以建立帶有集成工具的端對(duì)端分析解決方案，從數(shù)據(jù)庫創(chuàng)造價(jià)值。此外，還可以根據(jù)分析結(jié)果自動(dòng)驅(qū)動(dòng)商業(yè)過程，以及從最復(fù)雜的計(jì)算靈活的檢索自定義結(jié)果集。

　　II.快速開發(fā)、調(diào)試和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。SQLServer帶有交互式調(diào)節(jié)和調(diào)試查詢、從任何數(shù)據(jù)源快速移動(dòng)和轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)、以及按Transact---SQL方式定義和使用函數(shù)等功能。您可以從任意VisualStudio工具以可視化方式設(shè)計(jì)和編寫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。

　　III.簡化的管理和調(diào)節(jié)。使用SQLServer，您可以很容易地在企業(yè)資源旁邊集中管理數(shù)據(jù)庫。可以在保持聯(lián)機(jī)的同時(shí)輕松地在計(jì)算機(jī)間或?qū)嵗g移動(dòng)和復(fù)制數(shù)據(jù)庫。

　　五系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

　　本系統(tǒng)選擇可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)至關(guān)重要。在本方案中，各分布式IO站和PLC以及PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的信息傳輸采用了可靠、快速的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)——?dú)W洲的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)PROFIBUS，它是由SIEMENS推出的歐洲標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，以其很高的數(shù)據(jù)傳輸速度、很高的數(shù)據(jù)傳輸可靠性、良好的物理及電氣接口標(biāo)準(zhǔn)，在控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

　　5.1PROFIBUS的定義及分類

　　PROFIBUS是ProcessFieldbus的縮寫，是一種國際性的開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，即EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)，目前世界上許多自動(dòng)化生產(chǎn)廠家都為它們生產(chǎn)的設(shè)備提供PROFIBUS接口。它廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力、等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為：PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA三個(gè)兼容版本。

　　（1）PROFIBUS-DP：經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通信鏈，專為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散I/O之間通信設(shè)計(jì)，使用PROFIBUS-DP模塊可取代昂貴的24V或0～20mA并行信號(hào)線。用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。

　?。?）PROFIBUS-FMS：解決車間級(jí)通用性通信任務(wù)，提供大量的通信服務(wù)，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)，用于紡織工業(yè)、樓宇自動(dòng)化、電氣傳動(dòng)、傳感器和執(zhí)行器、可編程控制器、低壓開關(guān)設(shè)備等一般自動(dòng)化控制。它是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。

　　PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

　　5.2PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)

　　PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)、以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（OpenSystemInerconnectionOSI）作為參考模型的。該模型共有七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。現(xiàn)場(chǎng)總線采用簡化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，具有類似于OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的3層協(xié)議或進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)層或傳輸層在內(nèi)的4層協(xié)議，而不采用會(huì)話層和表示層。流量控制和差錯(cuò)控制放在數(shù)據(jù)鏈路層執(zhí)行，而報(bào)文的可靠傳輸可以放在數(shù)據(jù)鏈路層或者應(yīng)用層執(zhí)行。這種流體型結(jié)構(gòu)確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行?，用戶接口?guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可以調(diào)用的應(yīng)用功能。

　　PROFIBUS-DP采用RS485進(jìn)行傳輸，采用屏蔽雙絞同線電纜，共用一根導(dǎo)線對(duì)。波特率從9.6Kbit/s到19.2Mbit/s。RS485操作容易，總線結(jié)構(gòu)允許增加和減少站點(diǎn)，分布投入不會(huì)影響到其他站點(diǎn)的操作。

　　六結(jié)束語

　　循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為高速弓網(wǎng)關(guān)系試驗(yàn)臺(tái)的配套系統(tǒng)，為試驗(yàn)的安全性和持久性做了保證。本系統(tǒng)提出了分布式控制站的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)引入熱備份冗余監(jiān)控策略，符合DCS系統(tǒng)分散控制、集中管理的思想。系統(tǒng)運(yùn)行中重要的關(guān)系數(shù)據(jù)都備份到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行保存，這對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的規(guī)范化管理作了技術(shù)準(zhǔn)備。本系統(tǒng)已成功運(yùn)用在高鐵高速弓網(wǎng)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)中。