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基于臺達觸摸屏的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

2020-05-26 09:09:18唐彬顏君波陽玉成賴劍寶
大眾科學·中旬 2020年3期
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集智能制造

唐彬 顏君波 陽玉成 賴劍寶

摘 要:基于臺達DOP系列觸摸屏,對臺達系列PLC及溫控模塊之類通訊接口不足的控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集,不新增設(shè)備和通訊接口的狀況下,利用觸摸屏的數(shù)據(jù)寄存和轉(zhuǎn)換以及接口的通用性,解決SCADA系統(tǒng)對小型控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集需求。

關(guān)鍵詞:智能制造;數(shù)據(jù)采集;SCADA系統(tǒng);通訊接口

序言

當前各行業(yè)中,智能制造的浪潮讓各家企業(yè)對生產(chǎn)過程更加的關(guān)注,生產(chǎn)過程參數(shù)越來越受到關(guān)注,企業(yè)通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和控制能夠有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量,設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集成為智能制造實現(xiàn)的基礎(chǔ),各企業(yè)中的設(shè)備品種繁雜,存在各種類型的控制系統(tǒng)和不同的設(shè)備接口,不同的通訊協(xié)議難以兼容,導致各設(shè)備數(shù)據(jù)采集面臨復雜的接口需求和通訊協(xié)議需求,本文介紹了基于臺達DOP系列觸摸屏的數(shù)據(jù)采集方案,利用臺達DOP系列觸摸屏的接口,使用觸摸屏內(nèi)部寄存器收集數(shù)據(jù)并存儲,再經(jīng)RS485通訊將觸摸屏數(shù)據(jù)傳送至上位機或者SCADA系統(tǒng)中,觸摸屏既是人機交互界面主體,也是數(shù)據(jù)采集的轉(zhuǎn)換器。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

觸摸屏作為人機交互界面,通過讀取PLC及各類下位機設(shè)備的數(shù)據(jù),進行界面設(shè)計和界面整合,將各項數(shù)據(jù)直觀的展示并提供輸入輸出功能直接控制PLC。臺達觸摸屏因其簡單的操作,豐富的通訊協(xié)議,便利的編程系統(tǒng),受各廠家歡迎,作為人機界面被廣泛使用。其主要支持的通訊協(xié)議有RS-232;RS-422;RS485等,這類通用的協(xié)議可支持多種下位設(shè)備。其中臺達的多款產(chǎn)品(如DOP-B07SS411)支持1個COM接口實現(xiàn)2路通訊,經(jīng)過對臺達通訊協(xié)議及內(nèi)部寄存器使用的研究,基于觸摸屏與PLC連接的基礎(chǔ),使用臺達觸摸屏的宏編輯器,將人機交互界面上PLC上傳的數(shù)據(jù)存入觸摸屏內(nèi)部寄存器中,再通過觸摸屏的第二路COM口通訊與其他PLC或者上位機進行RS485通訊交互,可以使觸摸屏既作為人機界面,又作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站,完成SCDA系統(tǒng)對下位PLC機下位設(shè)備的數(shù)據(jù)采集,流程圖如下圖1。

臺達觸摸屏1個COM可實現(xiàn)2路通訊的硬件連接,系統(tǒng)連接步驟如下:通過使用9針的COM口連接方式,第1路RS232通訊按要求通過2,3,7,8四個引腳與溫控表及原PLC連接,第2路RS484通訊按要求通過4,9兩個引腳與西門子CM1241通訊模塊的T/RB及T/RA兩個引腳進行連接,實現(xiàn)1個COM接口與2路不同的通訊協(xié)議連接,針對兩路通訊在觸摸屏軟件DOPSoft2.0將接口設(shè)置不同的站地址、波特率、校驗方式,并將兩路通訊線路分別接入溫控表Modbus網(wǎng)絡(luò)、西門子Modbus網(wǎng)絡(luò)中,完成上述硬件的連接后測試通訊正常。

2 系統(tǒng)的軟件

2.1臺達觸摸軟件數(shù)據(jù)存儲

使用臺達觸摸屏軟件DOPSoft2.0中的Clock宏的腳本功能,將需要采集的各類溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)傳送至觸摸屏內(nèi)部寄存器中(可存儲Word類型數(shù)據(jù)、bit類型數(shù)據(jù)等),該軟件宏腳本編程語言與C語言類似,語言簡單容易編寫,簡潔易讀,同時Clock宏腳本每100ms刷新一次數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)刷新快,準確且即時,通過腳本編寫將每個數(shù)據(jù)按指定地址存放,記錄所采集數(shù)據(jù)與內(nèi)部寄存器的地址對應(yīng)表,本例共采集了26個溫度及壓力等數(shù)據(jù),成功將數(shù)據(jù)全部存入觸摸屏內(nèi)部寄存器中。

2.2 西門子PLC系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)

根據(jù)上述的硬件連接基礎(chǔ),將西門子PLC的CM1241通訊模塊使用雙芯屏蔽線與臺達觸摸屏的Modbus連接,并進行相應(yīng)的設(shè)置,設(shè)置臺達觸摸屏的COM2口的通訊站地址為2;波特率為9600bps;校驗方式為偶校驗,同時通過TIA博途軟件設(shè)置西門子系統(tǒng)中的人機站地址為1,波特率及校驗方式與臺達觸摸屏相同,測試通訊連接正常,西門子PLC通過Modbus通訊讀取觸摸屏寄存器的數(shù)值后,根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂放c觸摸屏寄存器的地址對應(yīng)表將數(shù)據(jù)逐個一一對應(yīng),經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后,將所有采集的數(shù)據(jù)分類存儲至西門子PLC系統(tǒng)DB數(shù)據(jù)塊中,數(shù)據(jù)至此進入到SCADA網(wǎng)絡(luò)中。

2.3 SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲

基于對數(shù)據(jù)曲線的查詢要求,數(shù)據(jù)進入西門子PLC的DB塊中后,需通過WINCC7.0軟件對數(shù)據(jù)進行分類歸檔存儲并制作實時曲線供查詢。通過TCP網(wǎng)絡(luò)建立西門子PLC1500的OPC系統(tǒng)與WINCC7.0系統(tǒng)的連接,將數(shù)據(jù)通過OPC系統(tǒng)傳輸至WINCC中,調(diào)用WINCC軟件中的變量管理及變量歸檔功能,將采集的數(shù)據(jù)進行逐一存儲并歸檔入WINCC的數(shù)據(jù)庫中,采集和歸檔周期為1s,利用WINCC軟件的圖形編輯器編輯歷史曲線功能,分別建立溫度曲線、壓力曲線,并提供數(shù)據(jù)存儲回查功能。數(shù)據(jù)流向如圖2所示。

通過觸摸屏的數(shù)據(jù)寄存功能,在不增加現(xiàn)場設(shè)備和接口的情況下將數(shù)據(jù)采集至SCADA系統(tǒng)中,有效的完成了數(shù)據(jù)的采集、存儲和歸檔。

3 應(yīng)用案例

本例通過臺達觸摸屏數(shù)據(jù)寄存所采集的井式高壓氧化爐各項數(shù)據(jù),該設(shè)備無多余可用的通訊接口,按上述方法,使用臺達觸摸屏1個COM接口實現(xiàn)2路通訊,經(jīng)過觸摸屏數(shù)據(jù)寄存后利用Modbus通訊將數(shù)據(jù)傳輸至西門子PLC中,最終有效的將采集至SCADA系統(tǒng),并完成WINCC界面的參數(shù)顯示及歷史曲線的記錄功能,經(jīng)確認數(shù)據(jù)與現(xiàn)場相符,方案可行。

4 結(jié)語

通過觸摸屏將現(xiàn)場PLC及溫控表數(shù)據(jù)進行寄存,再由內(nèi)部寄存器輸出的方法,讓原來通訊接口不足的設(shè)備系統(tǒng)也能夠通過簡單且低成本的改造并入SCADA系統(tǒng)中,保留并存儲生產(chǎn)過程的各項數(shù)據(jù),降低了系統(tǒng)的改造成本和改造難度,同時設(shè)備運行數(shù)據(jù)得到有效的收集與運用,為提高產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定性和質(zhì)量穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),同時為企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型服務(wù)。

參考文獻:

[1] 袁麗,歐陽名三,姜英.基于臺達觸摸屏的礦用逆變器監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]。

煤礦機械, 2013, 34(04): 266-268.

[2] 張國騫,李珍,張瑋.基于西門子1200的Modbus_RTU自由口通信的梯形圖實現(xiàn)方法[J]. 電工技術(shù),2019(16):15-16.

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