彭強(qiáng)+徐龍艷+羅敏+羅春暉

收稿日期：2013-06-19

作者簡(jiǎn)介：彭 強(qiáng)（1974—），男，湖北十堰人，碩士，研究方向：汽車(chē)裝備自動(dòng)化。

通訊聯(lián)系人，E-mail：wuxiang991@sina.com

文章編號(hào)：1003-6199（2014）01-0058-03

摘 要：本論文是對(duì)東風(fēng)裕隆公司涂裝車(chē)間冰機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。冰機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是在冰機(jī)室繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰機(jī)室遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，并且實(shí)現(xiàn)由工作人員遠(yuǎn)程統(tǒng)一監(jiān)控，統(tǒng)一管理，提高了工作效率，降低了工作故障率。論文描述了冰機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和硬件組成，設(shè)計(jì)并完成了PLC控制圖紙及PLC控制程序，完成了上位機(jī)Fameview監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的雙層網(wǎng)絡(luò)通信。

關(guān)鍵詞：可編程序控制器；CC-Link；以太網(wǎng)；組態(tài)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Design and Implementation Remote Monitoring

System of Ice Machine Based on Fameview

PENG Qiang，XU Long-yan，LUO Min，LUO Chun-hui

（School of Electrical & Information Engineering，Hubei University of Automotive Technology， Shiyan，Hubei 442002， China）

Abstract：This topic is designed for coating workshop of ice machines of Dong feng yu long company， which is mainly about the implementation of remote monitoring system. Ice machine remote monitoring system is based on the relay control system by adding remote monitoring system， to realize the ice machine remote monitoring and management. It adopts unified management and unity remote monitoring by the staff to improve the working efficiency， reduces the working failure rate. Paper described the ice machine monitoring system network architecture and designed the drawings of the lower computer and program， completed a PC Fameview monitoring systems and network communications.

Key words：programmable logic controller；CC-Link；ethernet；supervisory control and data Acquisition

1 概 述

本課題是東風(fēng)裕隆公司涂裝車(chē)間冰機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。冰機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是涂裝車(chē)間的溫度控制系統(tǒng)，如何有效控制涂裝車(chē)間的溫度是保證安全生產(chǎn)的前提，而如何有效的提升控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和高效化是企業(yè)的重要目標(biāo)。

冰機(jī)控制系統(tǒng)的原理就是根據(jù)涂裝車(chē)間的溫度來(lái)控制各冰機(jī)站的出力，因而控制涂裝車(chē)間的溫度在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，從而有效的節(jié)省電量資源，避免造成不必要的浪費(fèi)。

2 系統(tǒng)分析

東風(fēng)裕隆公司涂裝車(chē)間冰機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由三級(jí)組成：上位機(jī)；下位機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)傳感器、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器等。上位機(jī)為第一級(jí)，即監(jiān)控級(jí)。該級(jí)主要設(shè)操作員站，通過(guò)人機(jī)交互及友好的界面對(duì)整個(gè)冰機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和在線管理。下位機(jī)即現(xiàn)場(chǎng)控制器構(gòu)成第二級(jí)，其主要功能是接收安裝于被控設(shè)備上的各種傳感器傳送的數(shù)據(jù)，按控制器內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的參數(shù)和預(yù)先編制的程序來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，并對(duì)各被控設(shè)備進(jìn)行控制，且隨時(shí)根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的指令來(lái)調(diào)整參數(shù)或啟動(dòng)有關(guān)程序以改變或啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備的監(jiān)控。傳感器和執(zhí)行器為第三級(jí)，其安裝于現(xiàn)場(chǎng)，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)和完成控制器發(fā)出的命令。冰機(jī)室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

鑒于車(chē)間前期工程采用三菱公司PLC產(chǎn)品的良好運(yùn)行狀況，故采用Q02CPU型PLC用來(lái)控制整個(gè)冰機(jī)室。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括電氣圖設(shè)計(jì)、通信設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)程序設(shè)計(jì)和上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)四部分。電氣圖設(shè)計(jì)，包括電源電路設(shè)計(jì)、輸入輸出模塊電路設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)控制電氣電路設(shè)計(jì)等。通信設(shè)計(jì)包括下位機(jī)與下位機(jī)之間的現(xiàn)場(chǎng)總線通信，上位機(jī)和下位機(jī)的以太網(wǎng)通信。程序設(shè)計(jì)含有監(jiān)控程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、總線通信程序和以太網(wǎng)通信程序四部分。上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)主要是利用Fameview軟件來(lái)開(kāi)發(fā)相關(guān)的監(jiān)控畫(huà)面和數(shù)據(jù)歷史記錄畫(huà)面[1，2]。

通信系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)主控計(jì)算機(jī)和 PLC 之間的通信。其中，主控計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器，固定IP，PLC作為客戶(hù)端，在主控計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)的情況下連接服務(wù)器。通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

3.1 CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)

CC-Link是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可以覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感器層[3]。CC-Link的底層通信協(xié)議遵循RS485，提供循環(huán)傳輸和瞬時(shí)傳輸兩種通信傳輸方式。在一般情況下，CC-Link主要采用廣播-輪詢(xún)（循環(huán)傳輸）的方式進(jìn)行通信。通信的具體方法是：主站將刷新數(shù)據(jù)（RY/RWw）發(fā)送到所有的從站，從站1對(duì)主站的輪詢(xún)作出響應(yīng)（RX/RWr），同時(shí)向其它從站響應(yīng)；然后主站輪詢(xún)從站2，從站2給出響應(yīng)，并將該響應(yīng)告知其它從站，以此類(lèi)推。

3.2 以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

使用以太網(wǎng)模塊的通訊步驟，以及為了與外部設(shè)備通訊，需要在開(kāi)始數(shù)據(jù)通訊和開(kāi)啟處理之前對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行的初始化處理。通過(guò)設(shè)定以太網(wǎng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊需要的最少參數(shù)，初始化處理使得與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊成為可能。

3.3 組態(tài)界面的設(shè)計(jì)

上位機(jī)組態(tài)界面使用Fameview軟件來(lái)完成。Fameview工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是北京杰控公司基于Windows NT、 Windows 2000平臺(tái)開(kāi)發(fā)的32位工業(yè)數(shù)據(jù)采集管理軟件系統(tǒng)。在冰機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中包含有兩個(gè)冰機(jī)室，分別是1號(hào)冰機(jī)室和2號(hào)冰機(jī)室，還包含有溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，要完成這些監(jiān)控主要需要完成主畫(huà)面和運(yùn)行數(shù)據(jù)界面的設(shè)計(jì)[4-6]。

3.3.1 主畫(huà)面的組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)

主畫(huà)面的監(jiān)控包括1號(hào)冰機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面和2號(hào)冰機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面。在系統(tǒng)的監(jiān)控中，除形象的描繪制冷站的實(shí)際連接外，將每臺(tái)設(shè)備的啟停設(shè)置在該設(shè)備的就近處，并使用不同的顏色區(qū)分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閉合，監(jiān)控主畫(huà)面的按鈕即可控制冰機(jī)室設(shè)備的運(yùn)行，并將運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)奖O(jiān)控室，在監(jiān)控主畫(huà)面中實(shí)時(shí)顯示。2號(hào)冰機(jī)室主畫(huà)面分別如圖3所示。

3.3.2 冰機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)書(shū)的要求，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)給出冰機(jī)運(yùn)行參數(shù)。我們?cè)谙到y(tǒng)中采用圖表的形式給出運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控管理人員點(diǎn)擊冰機(jī)室監(jiān)控主畫(huà)面中的冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)命令框，冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)畫(huà)面彈出，在屏幕顯示冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)。 在冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)中會(huì)顯示一分鐘內(nèi)冰機(jī)冷卻水進(jìn)出口水溫、冷凍水進(jìn)出口水溫。監(jiān)控管理人員可以通過(guò)運(yùn)行參數(shù)及時(shí)了解冰機(jī)的運(yùn)行狀況。根據(jù)運(yùn)行狀況可以準(zhǔn)確的操作冰機(jī)室設(shè)備的啟停。2號(hào)冰機(jī)室冰機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)畫(huà)面分別如圖4所示。

4 結(jié) 論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行效果較好，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，靈活地實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的任務(wù)，具有較高的自動(dòng)化水平。同時(shí)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、安全可靠，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備運(yùn)行的故障，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 王嶺. 基于Fame View的散糧監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

[2] 郭慶. 基于組態(tài)軟件和PLC的冰淇淋機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D]. 南京：東南大學(xué)，2009.

[3] 侯浪. 三菱Q PLC應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

[4] 楊曉軍. 冰蓄冷空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 西安：西安理工大學(xué)，2007.

[5] 姜麗芳. 基于PLC的水電站閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D] . 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[6] 何竹青. 基于PLC的硬冰激凌機(jī)測(cè)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 南京：東南大學(xué)，2009.

3.2 以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

使用以太網(wǎng)模塊的通訊步驟，以及為了與外部設(shè)備通訊，需要在開(kāi)始數(shù)據(jù)通訊和開(kāi)啟處理之前對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行的初始化處理。通過(guò)設(shè)定以太網(wǎng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊需要的最少參數(shù)，初始化處理使得與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊成為可能。

3.3 組態(tài)界面的設(shè)計(jì)

上位機(jī)組態(tài)界面使用Fameview軟件來(lái)完成。Fameview工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是北京杰控公司基于Windows NT、 Windows 2000平臺(tái)開(kāi)發(fā)的32位工業(yè)數(shù)據(jù)采集管理軟件系統(tǒng)。在冰機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中包含有兩個(gè)冰機(jī)室，分別是1號(hào)冰機(jī)室和2號(hào)冰機(jī)室，還包含有溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，要完成這些監(jiān)控主要需要完成主畫(huà)面和運(yùn)行數(shù)據(jù)界面的設(shè)計(jì)[4-6]。

3.3.1 主畫(huà)面的組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)

主畫(huà)面的監(jiān)控包括1號(hào)冰機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面和2號(hào)冰機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面。在系統(tǒng)的監(jiān)控中，除形象的描繪制冷站的實(shí)際連接外，將每臺(tái)設(shè)備的啟停設(shè)置在該設(shè)備的就近處，并使用不同的顏色區(qū)分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閉合，監(jiān)控主畫(huà)面的按鈕即可控制冰機(jī)室設(shè)備的運(yùn)行，并將運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)奖O(jiān)控室，在監(jiān)控主畫(huà)面中實(shí)時(shí)顯示。2號(hào)冰機(jī)室主畫(huà)面分別如圖3所示。

3.3.2 冰機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)書(shū)的要求，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)給出冰機(jī)運(yùn)行參數(shù)。我們?cè)谙到y(tǒng)中采用圖表的形式給出運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控管理人員點(diǎn)擊冰機(jī)室監(jiān)控主畫(huà)面中的冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)命令框，冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)畫(huà)面彈出，在屏幕顯示冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)。 在冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)中會(huì)顯示一分鐘內(nèi)冰機(jī)冷卻水進(jìn)出口水溫、冷凍水進(jìn)出口水溫。監(jiān)控管理人員可以通過(guò)運(yùn)行參數(shù)及時(shí)了解冰機(jī)的運(yùn)行狀況。根據(jù)運(yùn)行狀況可以準(zhǔn)確的操作冰機(jī)室設(shè)備的啟停。2號(hào)冰機(jī)室冰機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)畫(huà)面分別如圖4所示。

4 結(jié) 論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行效果較好，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，靈活地實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的任務(wù)，具有較高的自動(dòng)化水平。同時(shí)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、安全可靠，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備運(yùn)行的故障，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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[3] 侯浪. 三菱Q PLC應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

[4] 楊曉軍. 冰蓄冷空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 西安：西安理工大學(xué)，2007.

[5] 姜麗芳. 基于PLC的水電站閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D] . 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[6] 何竹青. 基于PLC的硬冰激凌機(jī)測(cè)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 南京：東南大學(xué)，2009.

3.2 以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

使用以太網(wǎng)模塊的通訊步驟，以及為了與外部設(shè)備通訊，需要在開(kāi)始數(shù)據(jù)通訊和開(kāi)啟處理之前對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行的初始化處理。通過(guò)設(shè)定以太網(wǎng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊需要的最少參數(shù)，初始化處理使得與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊成為可能。

3.3 組態(tài)界面的設(shè)計(jì)

上位機(jī)組態(tài)界面使用Fameview軟件來(lái)完成。Fameview工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是北京杰控公司基于Windows NT、 Windows 2000平臺(tái)開(kāi)發(fā)的32位工業(yè)數(shù)據(jù)采集管理軟件系統(tǒng)。在冰機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中包含有兩個(gè)冰機(jī)室，分別是1號(hào)冰機(jī)室和2號(hào)冰機(jī)室，還包含有溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，要完成這些監(jiān)控主要需要完成主畫(huà)面和運(yùn)行數(shù)據(jù)界面的設(shè)計(jì)[4-6]。

3.3.1 主畫(huà)面的組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)

主畫(huà)面的監(jiān)控包括1號(hào)冰機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面和2號(hào)冰機(jī)室監(jiān)控畫(huà)面。在系統(tǒng)的監(jiān)控中，除形象的描繪制冷站的實(shí)際連接外，將每臺(tái)設(shè)備的啟停設(shè)置在該設(shè)備的就近處，并使用不同的顏色區(qū)分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閉合，監(jiān)控主畫(huà)面的按鈕即可控制冰機(jī)室設(shè)備的運(yùn)行，并將運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)奖O(jiān)控室，在監(jiān)控主畫(huà)面中實(shí)時(shí)顯示。2號(hào)冰機(jī)室主畫(huà)面分別如圖3所示。

3.3.2 冰機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)書(shū)的要求，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)給出冰機(jī)運(yùn)行參數(shù)。我們?cè)谙到y(tǒng)中采用圖表的形式給出運(yùn)行參數(shù)。監(jiān)控管理人員點(diǎn)擊冰機(jī)室監(jiān)控主畫(huà)面中的冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)命令框，冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)畫(huà)面彈出，在屏幕顯示冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)。 在冰機(jī)室運(yùn)行數(shù)據(jù)中會(huì)顯示一分鐘內(nèi)冰機(jī)冷卻水進(jìn)出口水溫、冷凍水進(jìn)出口水溫。監(jiān)控管理人員可以通過(guò)運(yùn)行參數(shù)及時(shí)了解冰機(jī)的運(yùn)行狀況。根據(jù)運(yùn)行狀況可以準(zhǔn)確的操作冰機(jī)室設(shè)備的啟停。2號(hào)冰機(jī)室冰機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)畫(huà)面分別如圖4所示。

4 結(jié) 論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行效果較好，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，靈活地實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的任務(wù)，具有較高的自動(dòng)化水平。同時(shí)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、安全可靠，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了設(shè)備運(yùn)行的故障，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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