Rockwell自動控制系統(tǒng)在水廠投加系統(tǒng)中的應用

廣州市自來水公司西村水廠 許永康

摘要：本文介紹了A-B PLC與Pro-face人機界面通過串口建立通信，同時A-B PLC又與A-B的變頻器通過DeviceNet組網(wǎng)，這樣PLC向上接收觸摸屏發(fā)出的指令，向下把指令發(fā)送到變頻器，從而建立起一個穩(wěn)定可靠的自動投加系統(tǒng)。

關鍵詞：Pro-face人機界面 A-B PLC DeviceNet A-B變頻器

1 引言

　　羅克韋爾（Rockwell）是全球著名的電子控制和通訊設備制造商，旗下的艾倫-布拉德利（Allen-Bradley）品牌以其可靠性著稱于工業(yè)控制和自動化領域。

　　普洛菲斯（Pro-face）是世界上第一個生產(chǎn)觸摸屏的廠家，在人機界面領域里一直充當領頭羊的角色，產(chǎn)品不斷升級，推陳出新。目前的GP2000系列，性能好，功能強，是同行中的佼佼者。

　　DeviceNet具有成本低廉、安裝快捷、故障時間少的特點，它是在控制器局域網(wǎng)（CAN）技術的基礎上，加入了生產(chǎn)者/消費者通訊模式，從而形成的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。它允許您通過網(wǎng)絡將現(xiàn)場設備與控制器連接在一起，這樣就不再需要將每個設備用硬接線的方式連接到I/O模塊上，從而降低了花費在接線上的時間和金錢。

　　本文基于自來水廠投加系統(tǒng)的設計，著重介紹通過A-B PLC 、Pro-face觸摸屏、A-B變頻器等組成的自動投加系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。

2 投加系統(tǒng)簡介

　　目前，自來水廠在凈水工藝上經(jīng)常采用原水投加凈水材料的方法，因此，投加物的均勻度、投加量的控制能力都將直接影響到出廠水的水質(zhì)。眾多的凈水材料有不少是粉末狀的，傳統(tǒng)的人工直接投加不能滿足科學生產(chǎn)的需要，所以急需一套穩(wěn)定可靠的自動投加系統(tǒng)。為了更好的提高投加的均勻度，一般采用先把粉末開成溶液，然后再投到水里的。如圖1所示，先通過溶配機把粉末狀的凈水材料和水混合開成溶液，然后再輸送到儲液罐進行充分的攪和，最后才通過螺桿泵把溶液投放到水里。這樣均勻度和投加量就能得到很好的控制。

圖1自動投加系統(tǒng)示意圖

3系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方案

　　本系統(tǒng)對溶配機采用了PLC直接控制，這樣既減少了電氣元器件又簡化線路，同時還通過觸摸屏把相關的過程變量準確及時地顯示出來，供值班人員作參考之用。為了能夠準確地控制投加量，采用變頻器控制螺桿泵來實現(xiàn)投加量的線性可調(diào)，同時對頻率的設置及一些相關量的控制就是通過觸摸屏在現(xiàn)場來實現(xiàn)。系統(tǒng)的部分網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)示意圖

　　由圖可知，PLC在這里起到橋梁的作用，向上接收觸摸屏發(fā)出的指令，向下把這些指令發(fā)送到相應的元器件（變頻器、繼電器、指示燈等），同時PLC又把接收到的信號（壓力、液位、按鈕信號等）向上傳送到觸摸屏供顯示之用，其中參與控制的信號，已經(jīng)在底層程序中實現(xiàn)了。系統(tǒng)指令的流向如圖3所示。

圖3系統(tǒng)指令流向示意圖

4 系統(tǒng)硬件介紹

　　可編程控制器（PLC）選用A-B微型系列中最高級的MicroLogix 1500，這是一種功能強大的小型控制器。它使用羅克韋爾編程軟件RSLogix，具有和MicroLogix 1000，SLC系列控制器相同的指令集。

　　人機界面（HMI）選用Pro-face 具有領先信息技術的GP2000系列，型號選用GP2301-LG41-24V，因為它功能齊全而且價格低廉。畫面編輯使用GP-Pro/PBⅢ軟件，該軟件簡單易用，非常適合初學者。

　　變頻器選用A-B PowerFlex變頻器家族中尺寸最小并且效率最高的PowerFlex40交流變頻器。PowerFlex40具有強大的通訊功能，只要配置不同的通訊卡就可以能組成DeviceNet、EtherNet/IP、Profibus網(wǎng)絡，本系統(tǒng)就是選用22-COMM-D通訊卡來組成DeviceNet網(wǎng)絡。同時，因為PLC選用的是MicroLogix 1500，所以在通訊模塊上選用DeviceNet掃描模塊1769-SDN來配置DeviceNet網(wǎng)絡。

　　DeviceNet RS-232轉(zhuǎn)換器——1770-KFD，它的作用是將個人計算機、工作站、筆記本電腦等接入DeviceNet網(wǎng)，從而可以直接在計算機上對現(xiàn)場設備的操作進行編程。

　　以太網(wǎng)通訊模塊——1761-NET-ENI，它的作用是把該系統(tǒng)連接到廠的以太網(wǎng)上，方便遠距離訪問各種重要數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)軟件介紹

　　DeviceNet網(wǎng)絡的配置：

　　(1)配置計算機接入DeviceNet網(wǎng)絡。硬件使用1770-KFD，軟件使用RSLinx。當計算機通過串口與1770-KFD的RS232接口連接好后，則軟件的配置過程如下：啟動RSLinx，點擊“Communications”——“Configure Drivers”，則會出現(xiàn)“Configure Drivers”的對話框，在上方的下拉表里選擇“DeviceNet Drivers (1784 PCD/PCIDS,1770-KFD….)”此項，接著在出現(xiàn)的驅(qū)動選擇對話框中選擇“Allen-Bradley 1770-KFD”，然后再簡單地設置一下就行了。又當1770-KFD的DeviceNet接口接到DeviceNet網(wǎng)時，在Rslinx就會出現(xiàn)類似本系統(tǒng)的畫面（如圖4）。

圖4計算機接入DeviceNet網(wǎng)絡圖

　　(2)配置接入DeviceNet網(wǎng)絡的設備參數(shù)。圖4只能看到接入DeviceNet網(wǎng)絡的設備，但是不能對這些設備進行參數(shù)的設置，實現(xiàn)這一步要通過DeviceNet網(wǎng)絡配置軟件RSNetworx For DeviceNet，配置過程非常直觀，只要開啟了RSNetworx并依次點擊“Network”——“Online”選擇圖4的1770-KFD的鏈接后就會出現(xiàn)如圖5的畫面，然后就可以通過1769-SDN對各DeviceNet網(wǎng)上的設備進行設置了，主要是地址映射的建立。

圖5 RSNetworx配置DeviceNet的網(wǎng)絡圖

　　(3)程序的開發(fā)

　　對A-B PLC進行編程，用的是Rockwell的RSLogix系列編程軟件，對MicroLogix 1500而言，就要用到RSLogix系列的RSLogix 500，因為本系統(tǒng)用的PLC處理器單元是具有兩個串口的1764-LRP，所以要用到RSLogix 500 5.0版本。編程如圖3所示，主要包括對溶配機、變頻器的控制，壓力、流量的讀取以及為觸摸屏、遠程監(jiān)控計算機提供數(shù)據(jù)和接收它們的指令等。

　　(4)以太網(wǎng)的設置

　　本系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)接口模塊1761-NET-ENI接入廠的以太網(wǎng)，那么首先就要對1761-NET-ENI 進行配置，主要是通過ENI Utility軟件來為1761-NET-ENI配置一個IP地址，設置過程比較簡單，當然遠程監(jiān)控計算機就是通過RSLinx來連接1761-NET-ENI模塊的，從而就可以對MicroLogix 1500進行讀寫操作了。

　　(5)遠程監(jiān)控畫面的編輯

　　在水處理行業(yè)，很多都是使用A-B的PLC，所以監(jiān)控畫面的編輯就是通過Rockwell組態(tài)軟件RSView來實現(xiàn)。本系統(tǒng)使用RSView32，該軟件被評價為目前最好的人機接口產(chǎn)品之一。主要功能畫面有：反映所有設備運行狀態(tài)的主畫面，反映各設備運行狀態(tài)的子畫面，記錄投加量實時的歷史趨勢畫面等。

　　(6)人機界面畫面的編輯

　　Pro-face的人機界面畫面編輯軟件是GP-Pro/PBⅢ，該軟件集畫面創(chuàng)建和邏輯編程于一體，特別適合初學者的簡單編程，本系統(tǒng)人機界面的作用有：

　　·對變頻器的開、停、頻率設置、故障清除等的控制;

　　·對溶配機的一步化及各部件的單獨控制，以及故障的顯示及報警;

　　·對各儲液灌液位進行監(jiān)視報警。

6 結(jié)束語

　　經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，實現(xiàn)了應用Rockwell自動控制系統(tǒng)來控制這個投加系統(tǒng)，實際應用證明，此自動控制系統(tǒng)非常穩(wěn)定、可靠，而且應用很方便，能滿足生產(chǎn)的各種需要。同時此配置也是一種比較經(jīng)濟的方式，在其他的行業(yè)或者比較大型的生產(chǎn)線也可以這樣應用，值得大力推廣。

參考文獻

[1] GP軟件操作應用基礎

[2] GP軟件高級應用手冊

[3] PowerFlex DeviceNet Adapter User Manual

[4] 《PLC&FA》網(wǎng)絡版

作者簡介