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1引言

A3000實驗裝置是是華晟高科和清華大學合作開發的綜合性過程控制實驗系統，被全國很多所高校引進，在自動化實踐教學中發揮著重要作用。在自動化應用領域中，PLC以其高可靠性、適應工業過程控制現場、強大的聯網功能等特點，廣泛應用于生產工藝過程。在A3000監控系統設計中選擇PLC作為現場級的控制設備，用于數據采集和控制；而在系統上位機(通常為工控機)上利用組態王KingView6.5來完成工藝流程及控制參數的顯示，實現生產監控和管理等功能。

2系統概況

A3000現場系統包括三個加熱管，水箱，一個大儲水箱，一個鍋爐，一個工業用板式換熱器，兩個水泵，大功率滯后時間可以調整的滯后系統，一個硬件聯鎖保護系統。傳感器和執行器系統包括五個溫度傳感器、液位傳感器(1～3個可選)、一個壓力變送器，兩個流量計(可選渦輪或電磁流量計)，一個電動調節閥(可選變頻器)，兩個電磁閥，兩個個液位開關。

3硬件設計

3.1硬件選型

根據系統需要檢測的參數個數選擇配置一個CPU224、三個EM235和一條PC/PPI通訊電纜。由A3000實驗裝置的監測點和PLC配置的模塊，則可以進行I/O點分配。

3.2通訊

選用RS485標準總線通訊，但因上位機的接口為RS232，所以還需一塊RS232/RS485雙路轉換卡來完成標準轉換。轉換卡的跳線選擇自由口模式。

4軟件設計

4.1STEP7-Micro/WIN32

STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設計在個人計算機Windows操作系統下運行的編程軟件。在此軟件上編制程序下載到PLC中運行。

PLC與STEP7-Micro/WIN32的連接：

(1)在“SETPG/PCInterface”對話框中配置PC/PPIcable，選擇InterfaceParameterAssignment為PPI；

(2)點擊通訊參數圖標Communications，打開通訊對話框，設置PPI參數，PC/PPI編程電纜的通訊地址為2，接口設為COM1，傳輸波特率9.6Kbps；

(3)雙擊通訊框中得刷新圖標后建立與S7-200的通信連接。需要編制模擬量輸入程序：將模擬量輸入端口的值，轉換為工程量，送入已分配好的寄存器內。

例如：換熱器熱流出口溫度TE102溫度傳感器，0～100℃與4mA～20mA相對應，以T表示溫度值，AIW6為PLC模擬量采樣值，則根據上式直接代入得出：T＝((AIW0-6400)/25600)*100+0=(AIW0-6400)/256。將T值放入寄存器VW148，VW148可以直接顯示溫度值。其他的傳感器工程量轉換同理。此步也可在組態王中計算。

該監控系統，采用串級液位控制，鍋爐溫度控制控制下水箱液位和鍋爐溫度控制。PID控制器的控制程序在S7-200系統手冊中有詳細說明。

4.2組態王

PLC與組態王也采用PPI的通訊協議，STEP7和組態王不能同時與PLC通信。

PLC與組態王的具體連接方法如下：

⑴單擊COM1新建設備：西門子S7-200PPICOM1地址2。

⑵雙擊COM1，設置串口COM1：波特率9600bps；偶校驗位；數據位8；停止位1；通訊方式RS485連接完成后，定義數據詞典，設計圖形界面并建立動畫連接。即可投運和調試。

實現的功能：⑴工藝流程進行動畫顯示，可以直觀的看出水位的變化和水流的走向；⑵儀表實時值顯示；⑶實時顯示故障報警畫面、查詢歷史報警，并可以設置報警的極限值；⑷可以進行實時曲線監測和歷史曲線查詢；⑸可生成系統實時報表和歷史報表，可以進行報表打印；⑹可對實時數據庫和歷史數據庫進行方便的管理。⑺系統登錄和安全區設置。

5結束語

A3000過程控制與實驗系統，在各類院校的實踐教學中得到了廣泛的應用。該PLC監控系統在完成了對溫度、壓力、流量、液位等過程參量的監控，且其故障報警功能改善了A3000系統的安全試驗狀況，對其他監控系統的設計和A3000控制系統的教學都具有很強的借鑒意義。