基于人机界面的系统控制和监测.docx

基于人机界面的系统控制和监测1. 引言在本文中，我们描述了该系统的控制，监测和数据采集。 该系统被实施与于Holcim Srbija a.d.-Cement factory。其介绍了该系统功能与在系统中可能出现的问题以及如何解决出现的问题。该系统包括四个控制层，监测和数据采集。该生产线包含几个部分，首先，原料磨成生料，在窑中原料燃烧形成熟料，此后被碾磨形成水泥熟料一起用添加剂。最低层次是输入/输出传感器（I/O传感器）。I/O的传感器监测率，温度，压力，速度，重量和饲料等。 I/O的传感器是在容忍范围的1-2，这表明我们所需的敏感性。下一级是可编程逻辑控制器（PLC级）。如图1所示，该控制器包含三个主要部分：中央处理器，接口卡和电源。PLC与布尔代数（简单的逻辑案件），它接收来自生产线I/O的传感器参数转化成信息的逻辑组合。在PLC的输出下，我们有数据被转发到下一级接收。人机界面层将被详细介绍。该层包含监督，控制和数据采集。在金字塔的顶端是管理系统和高级别控制（MS/HLC）。 MS是工厂生产信息HLC是替代运营商的控制。如图2所示系统的层次结构。2. 控制系统的功能与原则该级别包含过程控制系统（PCL）用以帮助支持HMI人机界面。它运行于以下几个体制中，其组件的名称及功能：l HMI是操作员和工厂软件之间的通信媒介。l HMI可以命令机器操作员，复位报警和调整工艺参数（增加/减少设定点）。l HMI作为信息平台其承载着过程参数，信息及警报。l HMI在指定时间内的存储参数（生产，消息，警报，状态）。l HMI是基于一个普通的办公室个人计算机（PC）。l 控制器的连接是通过一个共同的总线，例如以太网。l 经由HMI执行命令通过图形图片面板。HMI的主要部分：操作台与安装 这部分提供了当前的生产流程和显示所有测量参数，提供所需的额外安装软件。电源，UPS和电池 为整个系统的连续工作所需的条件之一，是一个永久可靠的电力供应。这个系统的一部分提供，该系统可以连续供电。电源自控制提供了系统的连续工作，其具有足够的可靠性。HMI PC或专用计算机硬件设置：l 可视化l 输入/命令设备l 通讯（总线，网络，移动电话）l 外围设备如果我们更仔细的看一下，HMI的主要部分是控制室，其包含CPU，服务器，服务器冗余，数据库系统的参数和PLC的测量数据库。在I/ O的传感器检测系统中的每个变化。这些变化都必须持有并从数据库中的参数进行比较，存储测量数据和归档数据保留在服务器中的PLC传输。从这个档案中，我们可以从最新的测量形成的统计数据，在这一刻与参数比较，检测变化的时期。比较块执行这两个值之间的比较。首先是从系统中PLC的，第二个参数数据库。这两个值之间的差异，必须在系统的正常工作范围。此块是一个控制室的非常重要的一部分。该系统的可靠性取决于这个块及它的响应速度。存储块测得的数据和系统中的所有变化及所有信息都可以在任何时刻进行归档。3. 为PLC的性能和接口卡服务CP443-1IT通讯处理器是专为在西门子S7-400（标准）可编程序控制器操作。它允许S7-400被连接到工业以太网。在CP443-1IT支持下列通讯服务：l 与S7通讯 PG功能 运营商的监测和控制功能 S7连接的数据交换（容错S7连接也有可能）l S5兼容通信 通过ISO传输连接的发送/接收接口 通过ISO的TCP和UDP连接的发送/接收接口 通过TCP连接发送/接收接口 通过TCP连接发送/接收接口的CP 443-1IT支持接口上几乎每一个插口与系统的TCP / IP可用。 UDP连接的过多点传送配置连接时，通过选择一个合适的IP地址，多点传送模式成为可能。 读/写服务（服务器;相应的S5的协议），通过ISO传输连接，通过ISO-on-TCP连接和TCP连接在这里，与CP443-1 STMAIC57-400它始终是服务器（被动连接建立）而获取或写访问（客户端主动连接建立功能）总是开始由STMAIC S5或从另一个范围的设备。 锁定/解锁 读/写服务（取决于CPU）l IT职能 发送电子邮件 监测设备和工艺数据（HTML过程控制） FTP功能（文件传输协议）的文件管理和CPU上的数据块（客户端和服务器作用）的访问。4. 过程控制系统整个设备的过程控制系统（PCS）在水泥厂的执行控制。标准软件，包括所有必要的项目如电机（正转，反转），阀门，执行器，模拟值，PID控制软件模块（块）-循环等及其相应的面板（在模拟图中的命令元素）模块化标准软件保证了统一的编程方法。这种技术不容易出错，并使其中变化简洁。系统的WinCC和Step7中模板包含了一套基于西门子PLC57-400（57-300）和WinCC的版本5.x和Windows NT/2000iXP下的操作员站的标准模块和工业控制系统的建设方法。WinCC和Step7的模板是专门设计的，以满足Holcim自动控制系统和可视化系统有限公司的过程控制系统可以处理PID（比例积分微分）控制回路和显示报警和测量过程的完整的标准.标准模块由两部分组成PLC的组成部分和部分操作系统。5. 模拟模块模拟模块的变换（尺度）和过滤器的模拟值，控制结果值和诊断硬件模拟输入条件PLC模拟量模块的特点：l 连接到真正的硬件输入或M内存地址;l 准备输入值 - 旁路缩放和超范围/下范围检查;l 两点线性缩放模拟值;l 模拟值的一阶滤波;可调滤波器的时间;l 四个限制 - 分限（报警），下限（警告），高限（警告），最大限（报警） - 每个可以独立启用/禁用;l 超限，并根据硬件的模拟输入范围限制;l 待机价值;硬件上输入故障自动切换到备用值的设置;l 发现沟通的“PROFIBUS DP”的错误（不报警）;l 传感器故障报警l 自动连接到总的标准模块，提供了以下功能：集成的测量值，以无限的总计数器的整合绝对起始时间指示;密码保护的复位命令;测量最大值和最小值;上一个最大和上一个最小的最低绝对迹象时间;复位命令。使用结果标签创建操作系统标签AnalogModule_3xx.PLC模拟量模块UDT 2“Analog-Total-Def”和UDT 3“Analog-Def”。UDT 2的结构包含模拟模块和总模块，绑定在一起。 UDT 3的结构只包含模拟模块。6. 工业以太网的时日同步特性时日同步工业以太网根据下列过程定义：l SIMATIC模式控制面板接收MMS时日信息，并同步其本地时间;或，l NTP模式（NTP：网络时间协议）控制面板的NTP服务器定期发送时间查询。使用出厂设置的MAC地址，可以解决。控制面板可以到达使用工厂设置MAC地址，以允许IP地址分配;控制面板支持PST的功能（主要设置工具）。7. 系统的优点及缺陷反应（响应）时间是从操作时采取行动，直到动作在屏幕上看到的时间（反馈）。根据项目的大小（数字模拟信号），可以非常快的反应时间（小于0.5秒）原料磨项目，但它可能需要一点时间（1.5 - 3秒）进窑。如图7、9所示，不断变化的模拟值的截图（正常，警告和报警值）。在这一刻，我们观察到系统中的温度变化。在正常温度范围是64-72之间。图7所示这个温度是处于临界时刻。图8所示阈值的温度范围图9.该系统的正常模式温度8. 结论在本文中，我们描述了系统的控制，监测和数据采集。Holcim Srbija a.d.-Ceinent factory (Novi Popovac).所有的系统都在金字塔的形式举办。该系统包括四个控制层，监测和数据采集。该生产线包含几个部分。人机界面层，其中有详细的说明。该级