Measurex 40000368 氣力輸送實驗系統(tǒng)構(gòu)建方案
氣力輸送實驗系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括機械部分硬件、電氣自動化方面硬件以及自控系統(tǒng)軟件等幾部分組成。氣力輸送實驗平臺的機械部分設(shè)備主要包括：空氣壓縮機、儲氣罐、輸送倉泵、喂料機、除塵器、氣動閥門、壓力表、稱重傳感器、以及輸送管道等。自控系統(tǒng)方面，通過比較，系統(tǒng)采取了目前比較常用且穩(wěn)定性較高的工控計算機（IPC）——可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)集成模式。該模式下，IPC與位于其上的監(jiān)控軟件作為監(jiān)控級，PLC作為現(xiàn)場控制級，兩者通過實時數(shù)據(jù)傳輸共同完成數(shù)據(jù)采集與設(shè)備監(jiān)控任務(wù)。在軟件組成方面，為了節(jié)省成本，增加系統(tǒng)靈活性，監(jiān)控軟件采取了Visual Basic與PRODAVE相結(jié)合進(jìn)行二次開發(fā)的方式，與SIMATIC Step 7編寫的PLC軟件一起共同實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。
3.1 氣力輸送實驗Measurex 40000368 自控系統(tǒng)硬件配置與選型
在PLC的選型上，氣力輸送實驗系統(tǒng)選用了西門子公司SIMATIC S7-300系列中型PLC，由于該系列PLC基于模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有高速的指令處理和浮點運算、方便的人機界面、自診斷等功能，因此，深受國內(nèi)用戶歡迎，應(yīng)用廣泛。
氣力輸送實驗系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備情況和氣力輸送工藝功能要求，通過對各被控設(shè)備與輸入/輸出信號的統(tǒng)計，然后分別對PLC所需的I/O點數(shù)和存儲容量估算，實驗系統(tǒng)的PLC模塊組可按以下方式進(jìn)行配置：482.6mm單機架通用導(dǎo)軌一個、PS 307 2A電源模塊一塊、CPU 312C一塊、DO 16×DC24V/0.5A數(shù)字輸出模塊一塊、DI 16×DC24V數(shù)字輸入模塊一塊、AI 8×12Bit模擬輸入模塊兩塊。同時，還為CPU模塊配置存儲容量為64KB的微存儲卡MMC，用于存儲CUP的用戶程序（所有功能塊）、歸檔和配方、S7項目組態(tài)數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)更新和備份數(shù)據(jù)等，參見圖2。

圖2 Measurex 40000368 氣力輸送實驗系統(tǒng)PLC模塊配置示意圖

另外，系統(tǒng)配置研華IPC 610工控機，其性能為In Pentium Ⅲ,800MHz CPU, 256M內(nèi)存，40G硬盤，64M顯存的顯卡，三星19″，純平面顯示器，帶多種通訊接口，易于擴展的ISA和PCI插槽，聲卡及音響（作報警和提示用），配置滿足系統(tǒng)要求。
3.2 氣力輸送實驗自控系統(tǒng)軟件設(shè)計
氣力輸送實驗系統(tǒng)的軟件主要包括用于控制工藝流程的PLC軟件、上位機監(jiān)控軟件、上位機和PLC相互的通訊軟件、數(shù)據(jù)分析與作圖軟件以及系統(tǒng)所要求的其他軟件。
（1）Measurex 40000368 PLC 軟件部分設(shè)計。S7-300系列PLC的軟件設(shè)計工作是在Step 7 SIMATIC Manager中完成的，塊操作是STEP 7 PLC程序的一大特色，軟件程序功能是通過對功能塊的不斷調(diào)用實現(xiàn)的。因此，氣力輸送實驗系統(tǒng)的軟件設(shè)計可以通過對功能塊編程來實現(xiàn)。
一個完整的氣力輸送工藝流程主要包括進(jìn)料、輸送、清掃三個階段，以普通無壓開泵氣力輸送方式為例，其工藝流程根據(jù)順序可分為如下幾個步驟：系統(tǒng)啟動—開透氣閥（透氣閥開到位）—開進(jìn)料閥（進(jìn)料閥開到位）—開喂料機（料位滿信號到）—關(guān)喂料機—延時T1（T1可設(shè)定，下T2、T3同）—關(guān)透氣閥、關(guān)進(jìn)料閥（透氣閥、進(jìn)料閥關(guān)到位）—開除塵器、開出料閥（出料閥開到位）—開一次氣閥—延時T2—開二次氣閥（料位下限到）—關(guān)一次氣閥—延時T3—關(guān)二次氣閥—關(guān)出料閥（出料閥關(guān)到位）—關(guān)除塵器—設(shè)定泵數(shù)S未到，進(jìn)入下一個循環(huán)；否則，系統(tǒng)停止。

根據(jù)上述工藝要求，該氣力輸送工藝的PLC軟件組成可分為組織塊OB1、功能塊FB1、FB1的背景數(shù)據(jù)塊DB11、共享數(shù)據(jù)塊DB20、功能FC1、FC2、FC3以及循環(huán)中斷組織塊OB35幾個部分。其中，OB1是程序循環(huán)執(zhí)行的主體；FB1是氣力輸送工藝流程執(zhí)行主體，氣力輸送的工藝流程可通過對FB1的編程來實現(xiàn)；FC1的作用是實時檢測外界設(shè)備、儀表信號，并將檢測到的信號傳遞給功能塊FB1；FC2的作用是將工藝流程的執(zhí)行結(jié)果傳遞給外界，以實現(xiàn)對外部現(xiàn)場設(shè)備的控制；FC3是為了和上位計算機監(jiān)控軟件實現(xiàn)通訊而建立的功能塊，它和監(jiān)控計算機共用共享數(shù)據(jù)塊DB20中的數(shù)據(jù)；為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，程序中設(shè)計有中斷組織塊OB35。各功能塊的調(diào)用情況如圖3所示。

圖3 氣力輸送系統(tǒng)Measurex 40000368 PLC程序調(diào)用過程示意圖

同理，按照以上方法，可以根據(jù)工藝要求對氣力輸送系統(tǒng)的普通無壓開泵、一次氣智能方式、有壓開泵、一次氣智能方式、普通無壓開泵、流化、流化智能方式、有壓開泵、流化、流化智能方式進(jìn)行程序設(shè)計，通過建立不同的FB以實現(xiàn)不同的工藝和功能。
（2）監(jiān)控軟件部分設(shè)計。監(jiān)控軟件是人機交互的主要界面，是自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，通常由監(jiān)控軟件與和PLC通訊的軟件兩部分組成。
Visual Basic上位機監(jiān)控軟件程序設(shè)計。由于Visual Basic采用可視化的編程環(huán)境，具有簡單易學(xué)的特性，因此，在對實驗室氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，可以結(jié)合Visual Basic的編程特點并根據(jù)系統(tǒng)的工藝功能要求開發(fā)出符合實際應(yīng)用需要的IPC監(jiān)控軟件。
上位機與PLC通訊軟件設(shè)計。當(dāng)上位監(jiān)控計算機需要與PLC通信時，通信軟件的設(shè)計必須根據(jù)所采用PLC產(chǎn)品使用相應(yīng)的通信協(xié)議，MPI（Muti-Point-Interface）便是集成在西門子公司的可編程序控制器、操作員界面和編程器上用于建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)的集成通信接口。為解決PC與SIEMENS PLC之間的通訊，西門子公司的PRODAVE函數(shù)包提供有一系列已經(jīng)測試的DLL（動態(tài)鏈接庫）或LIB（庫）功能函數(shù)，為程序*建立與Measurex 40000368 、S7-300 系列PLC通訊提供了*的方便。

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