基于simicplc和ssh的泵站监控系统

基于simicplc和ssh的泵站监控系统

1生活控制系统的发展该站在扭转和研磨中履行着重要任务，以确保高质量资产的正常运行。目前国内大部分的泵站控制和管理机制与国外相比还是处于相当落后的状况。泵站自动化监控程度低,许多泵站的管理记录和统计都是手工操作,随着工业自动化程度的日益提高,对泵站的要求也越来越高,因此对现有泵站监控和管理进行改造和完善,以达到减员增效,进而提高自动化水平及经济效益刻不容缓。在工业自动化领域之内,可编程控制器(PLC)的使用越来越普遍。PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点,广泛应用于生产工艺过程。在目前的很多自控系统中,常常选用PLC作为现场级的控制设备,用于数据采集、状态判别和输出控制;而在系统上位机(通常为工控机)上利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示,实现生产监控和管理等功能。这种监控系统充分利用了微型机和PLC各自的特点,实现了优势互补,得到了广泛的应用。本文在总结这种方式普通特征的基础上,根据长治钢铁公司泵站的实际情况,设计出了以研华PentiumⅢ工控机、SIMATICS7-200PLC、变送器为硬件核心,以组态王KingView6.02为软件平台的计算机监控系统,解决了泵站存在的监控不便的问题,大大提高了监控与管理的自动化水平。2系统总体结构泵站内分布两个水池—循环水池和清水池,分别由循环水泵和清水泵将水抽入管道,送往高炉的不同部位。系统需要采集监控的参数有:电源进线的有功及无功功率、电机电压、电机电流、清水及循环水的水温和水位、清水及循环水管道的水压和流量、水泵的开停,为检测这些运行参数,分别在配电室、电机、水池及管道上安装功率、电流、电压、温度、液位、压力和流量变送器。经过对工业现场设备控制逻辑关系的分析和归纳,本系统采用研华工控机(IPC610L)和西门子(PLCS7-200)组成上下两级计算机监控系统。系统总体设计如图1。主控室IPC为系统上级。其主要作用是与下层的PLC通讯,获取生产过程的数据,显示工艺流程,提示报警,报表生成及打印,自动生成历史曲线图,进行数据库查询等。两台PLC为系统下级,PLC1用于循环水管路的参数检测,PLC2用于清水管路的参数检测。来自生产现场的生产过程参数经过变送器测量变送后变为4～20mA的标准仪表信号,经电缆传送至仪表室的各台PLC,经模数转换后变为数字信号。同时,PLC通过主从式网络与IPC控制站通讯,传送生产过程参数。3硬件设计3.1盐藻作为盐系系统的中心模块系统选用SIMATICS7-200系列PLC,它是一种价格适中性价比较高的小型机,配有丰富的指令系统,易于用户编程,具有丰富的特殊模块和强大的通讯能力,可以满足工厂自动化的多级要求。S7-200有四种基本的CPU型号,根据系统需要检测的参数个数选择两个CPU224,CPU224本身具有24个数字量I/O点,可连接7个扩展模块,有一个RS485通信/编程口,具有PPI、MPI等通讯协议,选择两个CPU224完全满足系统要求且经济合算。另外,再配置9个EM231模拟量输入模块和两条PC/PPI通讯电缆。3.2主流pc/pp通讯接口S7-200CPU支持多样的通讯协议:点到点(Point-to-Point)接口(PPI)、多点接口(Multi-Point)(MPI)、PROFIBUS。这些都基于开放系统内连接(OSI)7层通讯结构模型,都是异步、基于字符的协议。其中PPI方式是西门子专为S7-200系列PLC开发的一种通讯协议,通讯非常简单方便,只用NETR和NETW两条语句即可进行数据信号的传递,不需要额外再配置模块或软件。因此,本系统选择PPI方式,简单且能满足通讯要求。S7-200系列CPU上集成的编程口同时就是PPI通讯联网接口,其物理特性为RS485。西门子公司提供的PC/PPI电缆带有RS232/RS485电平转换器,因此在不增加任何硬件的情况下,可以很方便地将PLC和PC机(插MPI卡)互联。系统通讯构成如图2。PC与PLC之间的通信采用主从方式,PC始终处于主导地位。根据现场应用设置PLC和PC/PPI电缆的通信参数:波特率、奇偶校验位、停止位和字符长度,这些设定必须与PC机设定相一致,而在PLC中无需编写通讯程序。4组态王与plc通讯实现了一个有效的通讯方式由于系统监控点数多,画面复杂,自行设计监控软件周期较长、难度较大,所以上位机监控软件采用国内先进的组态软件—组态王KingView6.02进行编写。组态王是运行于Windows98/NT的全中文界面的组态软件,采用了多线程、COM组件等新技术,充分利用了Windows的图形编辑功能,能方便地构成监控画面,具有丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式和数据链接功能,用其构造监控系统能大大缩短开发时间,并能保证系统的质量。组态王把每一台下位机看作是外部设备,在开发过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接过程。在运行期间,组态王通过驱动程序和这些外部设备交换数据,包括采集数据和发送数据/指令。每一个驱动程序都是一个COM对象,这种方式使通讯程序和组态王构成一个完整的系统,既保证了运行系统的高效率,也使系统能够达到很大的规模。其与下位机通信原理如图3所示。组态王与PLC之间通信采用的是PPI通讯协议。组态王通过串行口与PLC进行通信,访问PLC相关的寄存器地址,以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。在实际编程过程不需要编写读写PLC寄存器的程序,组态王提供了一种数据定义方法,在定义了I/O变量后,可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示。根据泵站监控的实际要求,设计的软件实现了下述功能:工艺流程进行动画显示,可以直观的看出水位的变化和水流的走向;为了形象的表示参数实时值,使用曲线图和棒图来显示参数的变化;实时显示故障报警画面、查询历史报警,并可以设置报警的极限值;可以进行实时曲线监测和历史曲线查询;可生成系统实时报表和历史报表(包括日报表和月报表),可以进行定时打印及召唤打印;可对实时数据库和历史数据库进行方便的管理。此外,针对不同的操作人员,设置不同的系统操作权限及密码,并给予系统操作帮助等等。系统主界面如图4所示。5系统运行平稳运用组态王与PLC进行通讯,具有实时性好、