基于ABB_AC500PLC和组态王的酸奶生产监控系统的设计.docVIP

基于ABB-AC500 PLC和组态王的酸奶生产监控系统的设计 2013/6/5 16:06:29 供稿：郑建军,陈志军 阅读：5356打印 针对传统酸奶生产过程自动化程度低、效率不高等特点，为了提高酸奶生产系统的可靠性、稳定性和抗干扰性，本文设计完成了基于ABB-AC500 PLC和组态王的酸奶生产监控系统，该系统采用集中监控的方式，与外界通讯能力强，能够有效提高生产效率 0 引言 酸奶生产是一个压力、温度、液位控制系统，以发酵罐为主反映器，具体过程就是把新鲜原奶和发酵剂（乳酸菌）加入混合罐，通过监控混合罐的液位控制原料的注入量，经搅拌充分混合后注入到发酵罐，通过监控严格控制发酵罐温度，发酵完成后即可获得成品酸奶。 PLC控制系统以其运行可靠、使用维护方便、抗干扰能力强、适合新型高速网络结构等显著的优点，在小型工业控制系统和机械设备中，通常采用PLC单机控制模式实现顺序控制和传动控制，并确保生产效率。为了提高酸奶生产系统的经济性、可靠性和可维护性，目前酸奶生产系统都倾向于采用先进、实用、可靠的PLC来进行控制，同时在上位机利用亚控公司的组态软件“组态王”设计一个人机界面（HMI），通过RS485与可编程控制器通信，对控制系统进行全面监控，从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线：硬件设计，软件编程，组态设计[1]。 1. PLC选型与I/O分配[2] 1.1 系统控制要求 酸奶生产控制方式主要分为继电器控制系统、DDC(直接数字式控制器)控制系统和PLC控制系统等几种形式。采用传统的继电器控制系统来实现酸奶生产控制，由于机械接触点很多，导致接线复杂、参数调整不方便、功耗高等明显的缺点，而且机械接触点的工作频率低、故障率高、容易损坏、可靠性差，所以继电器控制系统已逐渐被淘汰。采用DDC控制系统虽然可以减少接线，使得可靠性有所提高，但是由于其本身的抗干扰能力差、不易联网、信息集成度不高和分级分步式结构的局限性，因此，越来越不能满足复杂多变的智能控制要求。 采用PLC来控制酸奶生产，不仅可以通过编程实现复杂的逻辑控制，而且可以在很大程度上简化硬件接线，提高控制系统可靠性，操作界面友好，信息集成度高，便于实现智能控制。该酸奶生产控制系统主要是根据模拟量输入发酵罐压力、混合罐液位和发酵罐温度控制2阀（原牛奶阀1、发酵罐阀2）和一泵（混合泵）的启停。 系统控制要求如下: 1.能过在上位机HMI通过或在在现场启停控制系统。2.系统上电后原牛奶阀1打开，发酵剂罐中压力大于25Mpa时，发酵剂阀2打开，此时原牛奶和发酵剂在混合罐中混合，当混合罐液位大于5m时，混合泵打开（否则关闭）。3.检测发酵罐温度，当其温度低于36度时，混合泵关闭。 图1 系统设计框图 1.2 PLC及编程软件的选择 美国ABB公司生产的AC500-ECO PLC。AC500-ECO PLC由于其技术领先、功能前大、价格合理，在冶金、石油、化工、水利、电力等行业有广泛的应用。AC500-ECO PLC可满足各种小型控制任务的要求:结构紧凑、扩展性强、应用简单、配置灵活、维护便捷。考虑到酸奶生产监控系统总的I/O点数不多，本文我们选用 AC500-ECO PLC作为控制器,而编程软件我们采用ABB的PS501 Control Builder。 AC500-ECO PLC具有以下特点： 1.CPU数据备份可靠，无需电池;2.CPU模块上集成了IO，扩展IO模块更容易;3.程序容量:128KB，集成数据容量:10KB(保持数据可靠)4.兼容性高:所有的I/O模块均可自由连接5.I/O模块接线端子(弹簧和螺钉)可插拔，接线更简单6.与AC500同一个产品平台，并使用同一个编程软件和工具7.CPU单元可支持2个串口，用于编程和通讯 PS501 Control Builder适用于AC500系列的所有CPU的编程工具，是可编程逻辑控制器PLC 的完整开发环境它支持IEC61131-3标准IL 、ST、 FBD 、LD、 CFC、 SFC 六种PLC编程语言，用户可以在同一项目中选择不同的语言编辑子程序，功能模块等。并具有以下特点:1.可对整个系统进行组态(包括现场总线和通讯接口)；2.强大的诊断功能报警处理；3.集成可视化和开放的软件接口； 1.3 IO的分配与选择 表1 酸奶生产控制系统IO分配 表2 IO模块型号选择表 综上，酸奶生产监控系统共需要1点DI、3点DO和3点AI，而AC500-ECO PLC的CPU集成了8DI+6DO，能够满足系统需要，故不需要额外的IO模块。 2. PLC主程序设计 2.1 硬件组态 通过I/O BUS添加AI模块，添加如下图所示： 图2 系统IO模块组态 2.2 I/O地址映射及变量声明 PS501 Control B