系統(tǒng)組成

某電廠化學水處理系統(tǒng)基礎設備具有良好的可控性，利用PLC和工業(yè)控制計算機對其進行實時監(jiān)控管理，系統(tǒng)基本組成如圖1所示。

采用3臺西門子公司的SIMATICS5—115U可編程序控制器控制現(xiàn)場的一次設備，程控系統(tǒng)分為3套，依次為#1補給水處理單元、#2補給水處理單元、#3凝結水處理單元。

操作員站選用兩臺研華586工控機，軟件開發(fā)平臺選用美國Intellution公司的FIX5.5組態(tài)軟件。FIX5.5是一種能完成數(shù)據(jù)采集及控制、報警、圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整工業(yè)自動化軟件，該版本在WINDOWS或WINDOWSNT環(huán)境下運行，采用了圖形用戶界面，相應其內(nèi)部的圖形處理是基于第三代圖形技術。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用SINECL2網(wǎng)，它把SIMATIC系列可編程序控制器以及工控機連成網(wǎng)絡。SNECL2是令牌總線網(wǎng)，網(wǎng)絡傳輸介質是雙絞線或光纜。每個節(jié)點通過總線連接器連到總線網(wǎng)上，在本系統(tǒng)中，三臺PLC之間以及與兩臺工控機之間都實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通訊。

圖1系統(tǒng)結構圖

該方案配置體現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)的優(yōu)點，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味著系統(tǒng)實時響應快和系統(tǒng)危險分散，操作管理集中便于集中管理，方案配置還具有冗余特性。

PLC及其程序設計

1.SIMATICS5-115U硬件組成及編程概要

可編程序控制器SIMATICS5-115U采用標準的模塊式結構，電源、CPU、各種I/O模件都插在一塊母板上，并可以根據(jù)不同的I/O點數(shù)增加擴展母板，輸入、輸出模件和存儲器的精細分級，使得這種裝置具有較強的配置適應能力;通過通訊處理器和局部網(wǎng)，可方便地實現(xiàn)PLC之間及與計算機的通訊。

SIMATICS5-115U的編程語言是STEP5，有3種表達方法，即控制系統(tǒng)流程圖CSF，梯形圖LAD和語句表STL.其中語句表STL最接近于機器內(nèi)部的控制程序，功能也比前兩種方法豐富得多，因此在本系統(tǒng)實際編程應用中全部采用語句表STL.

STEP5的最大特點是采用了結構化編程方法，并提供大量標準功能塊如乘法功能塊FB242、通訊功能塊FB244等，使得編程工作大大簡化，而且所編程序條理清晰，易于讀懂、修改和測試，這一優(yōu)點尤其在編制大型復雜程序時更能顯現(xiàn)出來。

要完成復雜任務，可以把整個程序分成一個個獨立的程序塊，STEP5有5種塊類型，即組織塊(OB)、程序塊(PB)、順序塊(SB)、功能塊(FB)和數(shù)據(jù)塊(DB)，其中組織塊(OB)用以管理用戶程序，形成了操作系統(tǒng)和控制程序之間的接口，所有其它類型塊在此被調用執(zhí)行。功能塊(FB)用于實現(xiàn)反復調用或者特別復雜的程序功能，這些功能塊可以是系統(tǒng)以標準功能塊的形式提供的，也可以由用戶自己編制。例如標準功能塊FB242就可以實現(xiàn)16位二進制乘法功能、FB244可以實現(xiàn)CPU與通訊處理器之間的數(shù)據(jù)傳送，用到這些功能時可以直接調用這些功能塊。

2.SIMATICS5-115U大型程序的設計

以本系統(tǒng)#1補給水處理單元的控制程序為例，在組織塊OB1內(nèi)主要有下面幾條語句，完成各功能塊的無條件調用。

JUFB1(定義PLC1向兩臺工控機傳送的數(shù)據(jù))

JUFB2(定義兩臺工控機向PLC1傳送的數(shù)據(jù))

JUFB231(完成PLC1與兩臺工控機之間通訊的基本設置)

JUFB232(完成PLC1與PLC2、PLC3之間通訊的基本設置)

JUFB4(實現(xiàn)自動控制及無擾切換功能)

JUFB3(氣動門及電動門控制)

JUFB10(實現(xiàn)模擬量處理功能)

JUFB11(報警處理)

在FB1、FB2內(nèi)主要將需要通訊的數(shù)據(jù)分別寫入某數(shù)據(jù)塊如DB10的相應位，由此才能與通訊處理器中的變量取得一致。在FB231中調用兩個STEP5本身提供的標準功能塊FB244(發(fā)送數(shù)據(jù))、FB245(接收數(shù)據(jù))，再根據(jù)通訊處理器填寫一些必要的參數(shù)如接口、作業(yè)號等，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。在FB232內(nèi)按照通訊處理器分配的數(shù)據(jù)位，定義3臺PLC之間需要傳送的數(shù)據(jù)。在FB4內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程要求及操作規(guī)范，充分利用其它功能塊及I/O模塊傳送的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制及無擾切換功能;針對多個被控對象相似的特點，分別編制了幾個有代表性的功能塊FB20、FB30、FB40，例如在FB4內(nèi)多次調用了FB20以便解決PLC內(nèi)某程序步時間和工控機畫面顯示時間保持一致的問題，而且FB20內(nèi)又調用了乘法功能塊FB244.FB3根據(jù)FB4發(fā)出的自動程序步指令去控制氣動門、電動門及泵等現(xiàn)場設備。FB10負責所有模擬量的處理，在此調用了開方功能塊FB5.FB11根據(jù)FB10轉換出來的數(shù)據(jù)，對模擬量進行報警處理，在此一定要注意模擬量和PLC內(nèi)部數(shù)字量的對應關系，以保證模擬量顯示和報警的準確性。