項(xiàng)目名稱
《計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)---生化過程控制》
應(yīng)用行業(yè)
目前，計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種流程工業(yè)的生產(chǎn)過程控制。本方案具體針對生化反應(yīng)中的發(fā)酵過程，可以廣泛應(yīng)用于微生物發(fā)酵行業(yè)的生產(chǎn)控制。
項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求
本計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)包含控制系統(tǒng)和被控對象，控制系統(tǒng)由上位機(jī)（工程師站）及下位機(jī)（操作員站）組成，被控對象為25L 發(fā)酵罐。上位機(jī)是工控機(jī)和移動(dòng)工作站組成可以實(shí)現(xiàn)本地及遠(yuǎn)程控制的監(jiān)控，下位機(jī)由兩臺觸摸屏及西門子S7-300 PLC 控制器組成。
3.1 系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)要求
1. 工控機(jī)、觸摸屏與PLC 的無縫連接。
2. 遠(yuǎn)程工作站可以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
3. 上位機(jī)配有生物發(fā)酵過程專用組態(tài)控制軟件，具有如下功能：系統(tǒng)組態(tài)、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視、控制參數(shù)設(shè)定和控制；優(yōu)化分析；系統(tǒng)維護(hù)；數(shù)據(jù)備份等。
3.2 系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)要求
1. 下位機(jī)滿足相應(yīng)測控點(diǎn)的控制要求。
2. 下位機(jī)含有以太網(wǎng)通訊、控制網(wǎng)通訊、設(shè)備網(wǎng)通訊。
3. 下位機(jī)組態(tài)注釋采用中文，可以隨程序下載到控制器中，隨時(shí)上傳，備份；支持在線下裝，不影響控制運(yùn)行。
3.3 被控對象測控要求如下：
系統(tǒng)描述
本方案《計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)---生化過程控制》采用集散控制的思想，對發(fā)酵過程中需要的變量分散采集，集中控制?？刂葡到y(tǒng)的核心控制器采用西門子S7-300 PLC。整個(gè)集散控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)及觸摸屏的對整個(gè)發(fā)酵過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)工作站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。西門子CPU313C 只有一個(gè)MPI通訊接口，借助BCNet-S7MPI產(chǎn)品，將MPI通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)通訊協(xié)議，以此實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和觸摸屏同時(shí)監(jiān)控的要求。對于上位機(jī)的控制，不僅要實(shí)現(xiàn)對發(fā)酵過程的時(shí)間監(jiān)控，還要完成對發(fā)酵過程的優(yōu)化控制與分析如：控制參數(shù)的自整定，自適應(yīng)關(guān)聯(lián)控制等。
解決方案
1.硬件設(shè)備選型
根據(jù)集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，對系統(tǒng)的硬件設(shè)備做如下選型：
2.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)整體組態(tài)
整個(gè)集散控制系統(tǒng)既要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)及觸摸屏的對整個(gè)發(fā)酵過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，又要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)工作站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。工控機(jī)、觸摸屏及移動(dòng)工作站與西門子S7-300都通過MPI 通訊方式通訊，而西門子300 主機(jī)只有一個(gè)MPI 借口，無法滿足多臺設(shè)備同時(shí)與PLC 通訊，為此我們借助BCNet-S7MPI 產(chǎn)品，將遠(yuǎn)西門子S7-300的MPI 借口擴(kuò)展為一個(gè)MPI 接口及一個(gè)以太網(wǎng)接口，通過以太網(wǎng)的方式對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
具體的組態(tài)方案如下圖所示：
通過以上系統(tǒng)整體組態(tài)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場觸摸屏通過以太網(wǎng)方式與S7-300通訊，實(shí)時(shí)的監(jiān)控，同樣工控機(jī)也可實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控；遠(yuǎn)端的觸摸屏也通過以太網(wǎng)的方式連接到工業(yè)交換機(jī)上，也可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；將工業(yè)交換機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，移動(dòng)工作站也可通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
1. 通過借助BCNet-S7 PPI/MPI產(chǎn)品，可以不用給系統(tǒng)配以太網(wǎng)模塊，相對于西門子以太網(wǎng)模塊，降低了系統(tǒng)的成本，使得系統(tǒng)性價(jià)比更高。
2. 通過借助BCNet-S7 PPI/MPI產(chǎn)品，解決了多對一的通訊難題，使得通訊設(shè)置簡單方便，方便用戶操作。
3. 通過借助BCNet-S7 PPI/MPI產(chǎn)品，使得系統(tǒng)具有良好的開放性，任意的監(jiān)控設(shè)備設(shè)置只要設(shè)置好網(wǎng)關(guān)，都可以對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
4. 系統(tǒng)采用以太網(wǎng)方式通訊，具有更高的傳輸效率，受到的干擾較小，可以實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備同時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，而且延遲較小。
5. 系統(tǒng)采用以太網(wǎng)方式通訊，方便用戶后續(xù)開發(fā)使用。
現(xiàn)場照片
圖1 系統(tǒng)主監(jiān)控界面
圖2 參數(shù)設(shè)定界面
圖3 系統(tǒng)的控制流程圖
圖4 現(xiàn)場設(shè)備圖
