SIEMENS WinAC在全自動快速分析室中的應用
2003/9/5 16:20:00
摘要：
本文敘述了冶金行業全自動快速分析室控制系統的一種實現方案。SIEMENS WinAC通過CP5611卡利用Profibus－DP協議與PLC進行通訊；利用WinAC的邏輯運算功能對系統實現控制，同時WinAC完成簡單的數據處理任務；人機界面使用VB開發，VB通過調用WinAC的控件來與PLC進行數據交換。
關鍵詞:
控制系統 全自動 快速分析 WinAC Profibus
一、概述
目前國內冶金行業的快速分析室多數是由人工進行試樣的分析和化驗，不僅勞動效率低、成本高，而且獲得分析數據也不夠快捷。上海美諾福實驗自動化有限公司是專業從事實驗室自動化設備及系統設計和制造的企業，在冶金水泥行業的實驗室自動化領域有多年的成功經驗。為了提高目前冶金行業快速分析室的效率和速度，上海美諾福實驗自動化有限公司獨立開發、研制了國內首套MLF－AOE型全自動集裝箱式快速分析室系統。此無人快速分析室是目前世界上最先進最快速的自動化光譜儀實驗室，分析所需時間為進分析室開始至分析結束為一分鐘至一分二十五秒鐘，比以往提高70-100%。分析室采用了最新設計的光譜儀，數據的穩定性和設備維護保養間隔比以往都有較大的提高；光譜儀采用了單脈沖積分技術，低含量元素的分析重現性指標提高1-2倍，可以充分滿足冶金工藝的分析要求。
二、系統簡介
工作流程簡圖如下：
快速分析室由九大部分組成：代碼輸入終端、結果顯示終端、溜槽裝置、試樣加工設備、機械手系統、缺陷檢測系統、光譜分析儀、中心計算機以及輔助設備系統。
快速分析室的關鍵設備均為德國進口先進設備，例如：試樣加工設備、機械手、缺陷檢測系統以及光譜分析儀等。核心設備的高性能確保了整個快速分析系統數據結果的高效和精確。控制系統硬件主要選用德國西門子公司的工業控制產品，保證整個系統長時間工作無故障，成為真正意義上的無人快速分析室。
三、控制系統硬件構成
系統硬件網絡圖如下所示：
中心計算機串行口連接光譜儀計算機、機械手、代碼輸入終端、結果顯示終端、缺陷檢測裝置和標簽打印粘貼設備。中心計算機中安裝CP5611卡利用Profibus DP協議連接輔助設備控制單元ET200和試樣加工設備PLC（CPU315－2DP）。
中心計算機負責接收光譜儀分析數據，將分析結果存放在系統控制計算機的本地數據庫中。并根據試樣來源將數據傳輸給相關的過程計算機。數據管理程序則可以提供數據備份、檢索、打印日常報表等功能。中心計算機設有熱冗余，一旦發生故障，可以人工切換到冗余計算機上繼續運行，以保證系統的高可靠性。
用于輔助設備控制的遠程I/O模塊選用SIEMENS ET200M，其主要用來完成溜槽系統、轉盤系統以及其他輔助設備的輸入輸出信號的連接。輔助設備的控制由中心計算機上的WinAC來實現。
試樣加工設備本身由CPU 315－2DP 控制，設備制造商已將CPU315作為DP主站組態，且同時加工設備DP網絡中還掛接其他Profibus－DP從站，該網絡通訊速度12Mbps，通訊距離約10M；同時中心計算機使用WinAC＋CP5611也做DP主站，下掛分布式I/O模塊ET200M，在中心計算機和ET200M之間使用Profibus DP總線連接，通訊速度1.5Mbps，通訊距離約20M。鑒于系統中存在兩個Profibus－DP主站，則兩個DP網絡選用DP/DP Coupler模塊進行連接，實現數據的交換。
四、控制系統軟件編程思路
操作系統Windows 2000 Professional + Service Pack 2；基于PC的控制軟件采用WinAC Basic V3.0；PLC組態編程工具采用SIMATIC STEP7 V5.1；人機界面采用Visual Basic 6.0語言自行開發。
中心計算機安裝SIEMENS WinAC軟件作為DP主站聯入Profibus DP1網絡中，WinAC是西門子公司基于PC的自動化產品,它將控制、通訊、人機界面、數據處理等任務完美的集成于一臺PC中。可利用STEP 7對WinAC進行編程和硬件組態。
人機界面選用VB編程開發，VB利用WinAC的控件來獲取Profibus－DP網絡上的數據，并將上位機發出的控制指令通過DP網絡送到相應的PLC中；同時VB也負責接收來自中心計算機串口的數據，并將相關數據轉發給相應的PLC。
中心計算機負責完成數據通訊任務,在光譜儀分析結束后實時的將分析數據直接寫入相關過程控制計算機的數據庫表單中。在過程控制計算機中建立兩張表，一張為包括標志的字符數據類型的字段（顯示用），一張不包括標志的數值數據類型的字段（為冶金模型準備數據）。
五、應用體會和經驗
1、在使用STEP7軟件對WinLC進行硬件配置完成以后，將配置下載到WinLC即將完成時出現“ The DP driver failed to initialize ”錯誤信息。后致電西門子技術支持，被告知：使用CP5611＋WinAC系統時需要安裝CP5611卡的for WinAC的專門驅動程序。
2、使用WinAC的軟PLC功能可以很方便的實現在VB和DP網絡之間的數據交換，從而上位機人機界面可以使用VB較為容易的開發，節省了組態軟件的成本，并可以形成自己獨特的個性化界面和監控系統。
3、基于WinAC的一體化設計大大提高了控制器、人機界面和網絡部件的數據交換速度。且WinAC采用STEP 7編程，即可應用于基于PLC的解決方案也可應用于基于PC的解決方案，如果需要的話，可以從PC機上無需對程序進行任何修改的傳送到PLC中使用，使整個系統具有良好的兼容性和可擴展性。
附錄：
姓名: 郭智勇
職稱:在讀碩士
電話:13916730512
單位:同濟大學中德學院控制理論與控制工程專業
上海美諾福實驗自動化有限公司（兼職）
地址:上海武東路100號0201＃信箱
郵編:200433
郵箱：magic_guo@21cn.com
姓名：陳波
職稱：工程師
單位：上海美諾福實驗自動化有限公司
地址：上海市虹口區曲陽路滬辦大廈8－1501
郵編：200437
本文敘述了冶金行業全自動快速分析室控制系統的一種實現方案。SIEMENS WinAC通過CP5611卡利用Profibus－DP協議與PLC進行通訊；利用WinAC的邏輯運算功能對系統實現控制，同時WinAC完成簡單的數據處理任務；人機界面使用VB開發，VB通過調用WinAC的控件來與PLC進行數據交換。
關鍵詞:
控制系統 全自動 快速分析 WinAC Profibus
一、概述
目前國內冶金行業的快速分析室多數是由人工進行試樣的分析和化驗，不僅勞動效率低、成本高，而且獲得分析數據也不夠快捷。上海美諾福實驗自動化有限公司是專業從事實驗室自動化設備及系統設計和制造的企業，在冶金水泥行業的實驗室自動化領域有多年的成功經驗。為了提高目前冶金行業快速分析室的效率和速度，上海美諾福實驗自動化有限公司獨立開發、研制了國內首套MLF－AOE型全自動集裝箱式快速分析室系統。此無人快速分析室是目前世界上最先進最快速的自動化光譜儀實驗室，分析所需時間為進分析室開始至分析結束為一分鐘至一分二十五秒鐘，比以往提高70-100%。分析室采用了最新設計的光譜儀，數據的穩定性和設備維護保養間隔比以往都有較大的提高；光譜儀采用了單脈沖積分技術，低含量元素的分析重現性指標提高1-2倍，可以充分滿足冶金工藝的分析要求。
二、系統簡介
工作流程簡圖如下：
快速分析室由九大部分組成：代碼輸入終端、結果顯示終端、溜槽裝置、試樣加工設備、機械手系統、缺陷檢測系統、光譜分析儀、中心計算機以及輔助設備系統。
快速分析室的關鍵設備均為德國進口先進設備，例如：試樣加工設備、機械手、缺陷檢測系統以及光譜分析儀等。核心設備的高性能確保了整個快速分析系統數據結果的高效和精確。控制系統硬件主要選用德國西門子公司的工業控制產品，保證整個系統長時間工作無故障，成為真正意義上的無人快速分析室。
三、控制系統硬件構成
系統硬件網絡圖如下所示：
中心計算機串行口連接光譜儀計算機、機械手、代碼輸入終端、結果顯示終端、缺陷檢測裝置和標簽打印粘貼設備。中心計算機中安裝CP5611卡利用Profibus DP協議連接輔助設備控制單元ET200和試樣加工設備PLC（CPU315－2DP）。
中心計算機負責接收光譜儀分析數據，將分析結果存放在系統控制計算機的本地數據庫中。并根據試樣來源將數據傳輸給相關的過程計算機。數據管理程序則可以提供數據備份、檢索、打印日常報表等功能。中心計算機設有熱冗余，一旦發生故障，可以人工切換到冗余計算機上繼續運行，以保證系統的高可靠性。
用于輔助設備控制的遠程I/O模塊選用SIEMENS ET200M，其主要用來完成溜槽系統、轉盤系統以及其他輔助設備的輸入輸出信號的連接。輔助設備的控制由中心計算機上的WinAC來實現。
試樣加工設備本身由CPU 315－2DP 控制，設備制造商已將CPU315作為DP主站組態，且同時加工設備DP網絡中還掛接其他Profibus－DP從站，該網絡通訊速度12Mbps，通訊距離約10M；同時中心計算機使用WinAC＋CP5611也做DP主站，下掛分布式I/O模塊ET200M，在中心計算機和ET200M之間使用Profibus DP總線連接，通訊速度1.5Mbps，通訊距離約20M。鑒于系統中存在兩個Profibus－DP主站，則兩個DP網絡選用DP/DP Coupler模塊進行連接，實現數據的交換。
四、控制系統軟件編程思路
操作系統Windows 2000 Professional + Service Pack 2；基于PC的控制軟件采用WinAC Basic V3.0；PLC組態編程工具采用SIMATIC STEP7 V5.1；人機界面采用Visual Basic 6.0語言自行開發。
中心計算機安裝SIEMENS WinAC軟件作為DP主站聯入Profibus DP1網絡中，WinAC是西門子公司基于PC的自動化產品,它將控制、通訊、人機界面、數據處理等任務完美的集成于一臺PC中。可利用STEP 7對WinAC進行編程和硬件組態。
人機界面選用VB編程開發，VB利用WinAC的控件來獲取Profibus－DP網絡上的數據，并將上位機發出的控制指令通過DP網絡送到相應的PLC中；同時VB也負責接收來自中心計算機串口的數據，并將相關數據轉發給相應的PLC。
中心計算機負責完成數據通訊任務,在光譜儀分析結束后實時的將分析數據直接寫入相關過程控制計算機的數據庫表單中。在過程控制計算機中建立兩張表，一張為包括標志的字符數據類型的字段（顯示用），一張不包括標志的數值數據類型的字段（為冶金模型準備數據）。
五、應用體會和經驗
1、在使用STEP7軟件對WinLC進行硬件配置完成以后，將配置下載到WinLC即將完成時出現“ The DP driver failed to initialize ”錯誤信息。后致電西門子技術支持，被告知：使用CP5611＋WinAC系統時需要安裝CP5611卡的for WinAC的專門驅動程序。
2、使用WinAC的軟PLC功能可以很方便的實現在VB和DP網絡之間的數據交換，從而上位機人機界面可以使用VB較為容易的開發，節省了組態軟件的成本，并可以形成自己獨特的個性化界面和監控系統。
3、基于WinAC的一體化設計大大提高了控制器、人機界面和網絡部件的數據交換速度。且WinAC采用STEP 7編程，即可應用于基于PLC的解決方案也可應用于基于PC的解決方案，如果需要的話，可以從PC機上無需對程序進行任何修改的傳送到PLC中使用，使整個系統具有良好的兼容性和可擴展性。
附錄：
姓名: 郭智勇
職稱:在讀碩士
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單位:同濟大學中德學院控制理論與控制工程專業
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