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关键字：嵌入式系统 西门子 WINAC 控制系统 全自动 快速分析 Profibus
摘要：
本文叙述了冶金行业全自动快速分析室控制系统的一种实现方案SIEMENS WinAC通过CP5611 卡利用Profibus DP 协议与PLC 进行通讯利用WinAC 的逻辑运算功能对系统实现控制同时WinAC 完成简单的数据处理任务人机界面使用VB 开发VB， 通过调用WinAC 的控件来与PLC 进行数据交换。
一.概述
目前国内冶金行业的快速分析室多数是由人工进行试样的分析和化验不仅劳动效率
低成本高而且获得分析数据也不够快捷上海美诺福实验自动化有限公司是专业从事实
验室自动化设备及系统设计和制造的企业在冶金水泥行业的实验室自动化领域有多年的成
功经验为了提高目前冶金行业快速分析室的效率和速度上海美诺福实验自动化有限公司
独立开发研制了国内首套MLF AOE型全自动集装箱式快速分析室系统此无人快速分
析室是目前世界上最先进最快速的自动化光谱仪实验室分析所需时间为进分析室开始至分
析结束为一分钟至一分二十五秒钟比以往提高70-100% 分析室采用了最新设计的光谱仪
数据的稳定性和设备维护保养间隔比以往都有较大的提高光谱仪采用了单脉冲积分技术
低含量元素的分析重现性指标提高1-2倍可以充分满足冶金工艺的分析要求。
二.系统简介二系统简介
工作流程简图如下：
快速分析室由九大部分组成代码输入终端结果显示终端溜槽装置试样加工设备机械手系统缺陷检测系统光谱分析仪中心计算机以及辅助设备系统快速分析室的关键设备均为德国进口先进设备例如试样加工设备机械手缺陷
检测系统以及光谱分析仪等核心设备的高性能确保了整个快速分析系统数据结果的高效和
精确控制系统硬件主要选用德国西门子公司的工业控制产品保证整个系统长时间工作无故障成为真正意义上的无人快速分析室。
三.控制系统硬件构成
系统硬件网络图如下所示：
中心计算机串行口连接光谱仪计算机机械手代码输入终端结果显示终端缺陷检测装置和标签打印粘贴设备中心计算机中安装CP5611卡利用Profibus DP协议连接辅助设备控制单元ET200和试样加工设备PLC CPU315 2DP
中心计算机负责接收光谱仪分析数据将分析结果存放在系统控制计算机的本地数据库中并根据试样来源将数据传输给相关的过程计算机数据管理程序则可以提供数据备份检索打印日常报表等功能中心计算机设有热冗余一旦发生故障可以人工切换到冗余计算机上继续运行以保证系统的高可靠性。
用于辅助设备控制的远程I/O 模块选SIEMENS ET200M 其主要用来完成溜槽系统转盘系统以及其他辅助设备的输入输出信号的连接辅助设备的控制由中心计算机上的WinAC 来实现
试样加工设备本身由CPU 315 2DP 控制设备制造商已将CPU315 作为DP 主站组
态且同时加工设备DP 网络中还挂接其他Profibus DP 从站该网络通讯速度12Mbps
通讯距离约10M 同时中心计算机使用WinAC CP5611 也做DP 主站下挂分布式I/O
模块ET200M 在中心计算机和ET200M 之间使用Profibus DP 总线连接通讯速度
1.5Mbps 通讯距离约20M 鉴于系统中存在两个Profibus DP 主站则两个DP 网络选
用DP/DP Coupler 模块进行连接实现数据的交换
四.控制系统软件编程思路
操作系统Windows 2000 Professional + Service Pack 2 基于PC 的控制软件采用
WinAC Basic V3.0 PLC 组态编程工具采用SIMATIC STEP7 V5.1 人机界面采用Visual
Basic 6.0 语言自行开发中心计算机安装SIEMENS WinAC软件作为DP主站联入Profibus DP1 网络中WinAC是西门子公司基于PC 的自动化产品,它将控制通讯人机界面数据处理等任务完美的集成于一台PC 中可利用STEP 7 对WinAC 进行编程和硬件组态。
人机界面选用VB 编程开发VB 利用WinAC 的控件来获取Profibus DP 网络上的数
据并将上位机发出的控制指令通过DP 网络送到相应的PLC 中同时VB 也负责接收来
自中心计算机串口的数据并将相关数据转发给相应的PLC。
中心计算机负责完成数据通讯任务,在光谱仪分析结束后实时的将分析数据直接写入相
关过程控制计算机的数据库表单中在过程控制计算机中建立两张表一张为包括标志的字
符数据类型的字段显示用一张不包括标志的数值数据类型的字段为冶金模型准备数据
五.应用体会和经验
1 在使用STEP7 软件对WinLC 进行硬件配置完成以后将配置下载到WinLC 即将完成
时出现 The DP driver failed to
initialize 错误信息后致电西门子技术支持被告知使用CP5611 WinAC 系统时需要安装CP5611 卡的for WinAC 的专门驱动程序
2 使用WinAC 的软PLC 功能可以很方便的实现在VB 和DP 网络之间的数据交换从而
上位机人机界面可以使用VB 较为容易的开发节省了组态软件的成本并可以形成自己
独特的个性化界面和监控系统
3 基于WinAC 的一体化设计大大提高了控制器人机界面和网络部件的数据交换速度
且WinAC 采用STEP 7 编程即可应用于基于PLC 的解决方案也可应用于基于PC 的解
决方案如果需要的话可以从PC 机上无需对程序进行任何修改的传送到PLC 中使用
使整个系统具有良好的兼容性和可扩展性。
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