PLC尿素合成塔控制系统设计+文献综述(10)
图5.12 模拟量的转换
PID运算
图5.13 PID运算
PID计算结果的转换
图5.14 信号转换
5.7 力控组态软件设计
基于力控ForceControl组态软件的设计和实现主要包括以下的几个步骤：监控画面的创建、创建实时数据库(DB)、动画连接、I/O设备设置等。
（1） PLC与力控软件的连接
力控支持和西门子(SIEMENS)的S7200 PLC使用PPI协议的连接。本协议采用串行通讯，占用计算机的串口和PLC的编程口(PPI)。一条PPI电缆只能连接一台PLC。PPI是一种主从设备协议：主设备给从属装置发送请求，从属装置进行响应。从属装置不发出讯息，而是一直等到主设备发送请求或轮询时才作出响应。
图5.15 PPI网络
如果在用户程序中激活PPI主设备模式，则S7--200 CPU在处于RUN（运行）模式时可用作主设备。激活PPI主设备模式之后，可使用“网络读取”或“网络写入”指令从其它S7--200读取数据或将数据写入其它S7--200。当S7--200用作PPI主设备时，它将仍然作为从属装置对来自其他主设备的请求进行响应。
对于简单的单台主设备网络，编程站和S7--200 CPU既可以通过PPI多台主设备电缆连接，也可以通过安装在编程站中的通讯处理器（CP）卡连接。
在图上部的范例网络中，编程站（STEP7--Micro/WIN）是网络主设备。在图下部的范例网络中，人机界面（HMI）设备（例如TD 200、TP或OP）是网络主设备。
在力控中设置好PLC的地址等参数，如图5.16
图5.16 力控设置
（2） 监控画面的创建
根据本系统的特点，设计了尿素合成塔监控系统的主界面，趋势曲线，历史曲线、报警信息等截面。主界面如图5.17，主要包括了系统的各个组件以及一些控制阀。
数据的采集、保存和查询界面如下图所示，主要包含趋势曲线和历史报表。“历史报表”工具可以方便的实现报表的打印功能。
图5.17尿素合成塔监控系统主界面趋势曲线如下图：
图5.18趋势曲线图历史报表如下图：
图5.19 历史报表报警记录如下图：
图5.20 报警记录（3） 动画连接
动画连接是指画面中的图形对象和变量表达式之间的对应关系。建立了连接之后，在监控系统运行时，变量或表达式的数据变化会引起图形对象的颜色，大小等外观的变化，文本等会进行动态刷新。这样就能够将现场实际的数据放映到计算机的监控画面上，最终达到监控的目的。设置如图5.21。
图5.21 尿素合成塔温度填充动画连接
要实现力控对S7-200的在线控制，就必须建立两者之间的联系，那就需要建立两者的数据变量。基本类型的变量可以分为“内存变量”和“I/O变量”两类。内存变量是力控内部的变量，不跟监控设备进行交换。而I/O变量是两者之间互相交换数据的桥梁，S7-200和力控的数据交换是双向的，一者的数据发生变化，另外一者的数据也跟着变化。所以需要在创建连接前新建一些变量。配置I/O设备的过程是在图形开发环境DRAW的导航其中进行的，按照设备安装对话框的提示即可完成I/O设备的配置。I/O设备配置完成以后，在导航器中将会列出I/O设备的设备名称，同时生产的设备即可用于与数据的连接过程了。在系统运行时，力控通过其内部管理程序自行启动相应的I/O驱动程序，I/O驱动程序负责和I/O设备的实时数据交换。
（4） 创建实时数据库
实时数据库（DB）是整个尿素合成塔监控系统的核心。它要负责整个系统的实时数据，历史数据的存储、统计数据、报警信息的处理，完成与过程数据采集的双向数据通道。在本系统中，通过创建点参数、定义I/O设备、点参数和数据的连接等几个步骤就可以完成数据库的创建。系统中使用的I/O设备的数据采集和回送是实时数据库的一个最基本的功能。实时数据库系统应用所面向的监控对象最终还是需要落实到具体的硬件设备。力控数据支持的I/O设备包括可编程控制器（PLC）、DCS、板卡、智能仪表、智能模块、变频器、控制器等等。数据库和I/O设备之间的数据交换方式也有很多种。本系统的实时数据库建立过程如下图5.22和5.23：