现场总线在冷库监控系统中的应用

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（2）实时显示制冷系统的主要工艺参数（如温度、压力、风机电流等）。
（3）动态模拟显示各设备运行情况（如压缩机的起停、低压循环桶液位的高低等）。
（4）可手动或自动巡检六个冷库的温度，并可以根据实际需要通过上位机键盘对温度、压力等进行参数设置和修改。
（5）温度、压力、电流等参数超限值的在线检测和报警。
（6）各种生产管理报表的自动生成、数据查询和打印。

3、软件设计

3.1 PLC程序设计

STEP7软件采用模块化结构编程，整个冷库的控制程序由OB组织块、FC功能块和DB数据块构成。组织块OB是系统操作程序与用户应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。不同的OB有不同的功能。本设计中组织块有OB1、 OB82、 OB84、 OB86、 OB87、 OBl00、OBl22。OB1是用作主程序循环的，它用来设计主循环程序的结构；OB82是诊断中断程序，诊断接收来自有诊断能力的模块（如：模拟输入模块）；OB84是CPU硬件故障中断，OB86是机架错误中断，OB87通信错误中断；OBl00属于启动组织块，是暖启动用的；OBl22是访问错误组织块，属于故障处理组织块。OB1是主程序，主要完成系统初始化、初始参数设定、调用子程序。FC是自定义子程序块，包括压缩机控制、冷风机控制、低压循环桶液位控制、冲霜控制、故障处理、数据采集与处理等功能块。各功能子程序对相关事件的联系和处理靠主程序OBl调用，其程序结构如图3所示。

在程序编写过程中，需要注意以下几个问题的处理：

（1）温度采集和处理 库房的实际温度值通过温度传感器的采集送人PLC的模拟量输入模块中，此时，经过A／D转换，该温度值变成无量纲的数字量，要在上位机中把该数字量显示成有量纲的实际温度值，必须经过程序计算和转换，才能变成有量纲的值被显示出来。同时，传感器采集到的温度信号在极短的时间内可能会受到干扰信号的作用而出现误差，从而会导致冷风机和冷却液阀的误动作。为了避免干扰，采用在10s时间内采集六个实际温度值，通过程序计算其平均值，然后用平均温度值去控制风机和冷却阀的起停，从而有效地避免了干扰。

（2）数据块DB的设计 数据块DB用来存放用户程序运行所需的大量数据或变量，它也是实现各程序块之间交换、传递和共享数据的重要途径。在制冷监控系统中，上位机和下位机的通信主要通过读取和改变下位机的DB块来实现的。该系统一共设计了九个DB块，分别表示实际温度数据块、设定温度数据块、电流数据块、液位数据块、实际压力数据块、设定压力数据块、除霜数据块、报警数据块和各种阀门开启数据块。通过读取下位机的DB块，在上位机中显示对应的实际温度值、冷风机开闭状态等；通过改变下位机相应DB块中的数据，如改变某一库房的设定温度，就可以改变DB块中的值，从而控制压缩机、风机等设备起停。

3.2 组态软件的设计

组态软件采用北京亚控公司的组态王。该软件通过S7—300采集制冷过程中的各种工艺参数，在上位机上实时监控风机的状态（运行、停止、故障）、低压循环桶的液位、各种电磁阀的动作变化过程，使操作人员很直观地了解系统的工作状况。还可以利用数据、图表、棒图和趋势图等方式显示温度、压力、电流、给定调节量和故障状态等动态参数。根据监控系统的要求，共组态出八类30个画面，包括冷库及制冷站内各机组工作状态模拟画面、整个系统内各现场监控单元的工作情况画面、查询、监控及手动操作等工作权限画面、当前值记录和历史记录及参数值的保存和打印画面、历史曲线画面、报警窗口画面和报表管理画面等。操作工人能方便地利用鼠标或键盘，根据菜单和对话框上的提示，完成各个界面的切换。

4、结束语

在对冷库进行自动化设计过程中，利用PLC通过Profibus—DP现场总线，构建高性能的工业现场局域网，实现对冷库生产过程的网络化监控，减少了大量布线，提高了系统的准确性与可靠性。由于现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，它从根本上提高了测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性。此外，由于它的设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。