基于組態(tài)王和PLC的實驗室通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)

章盼梅

【摘 要】本文綜合分析實驗室建設(shè)的案例，設(shè)計出一套基于組態(tài)王和PLC的實驗室通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用目前先進(jìn)的國產(chǎn)組態(tài)軟件亞控科技的組態(tài)王和西門子PLC控制器，能夠?qū)崟r的監(jiān)測實驗室的各種參數(shù)。介紹了該系統(tǒng)的構(gòu)建方式，提出了實驗室通風(fēng)和安全的措施。

【關(guān)鍵詞】組態(tài)王；西門子PLC；實驗室通風(fēng)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)的實驗室建設(shè)也迅速發(fā)展，如大學(xué)的物理實驗室、電工電子實驗室，醫(yī)療手術(shù)實驗室等。在實驗室發(fā)展的同時，現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化是實驗室的一個發(fā)展方向。而當(dāng)前有些危險性的實驗室，如劇毒、易燃易爆的實驗室場所需要一套智能的監(jiān)控系統(tǒng)來保證實驗室的安全。本文設(shè)計系統(tǒng)上位機是采用北京亞控的組態(tài)王KingView7.5，下位機采用西門子PLC S7-300，它能夠?qū)崟r有效的監(jiān)控實驗室的各類數(shù)據(jù)，保證實驗室的安全。

1 組態(tài)王上位機監(jiān)控軟件

組態(tài)王軟件通過技術(shù)人員的二次開發(fā)，可以實現(xiàn)工藝流程圖、主要設(shè)備一覽、用戶管理、報警一覽、儀表參數(shù)檢測等畫面。在用戶管理界面中，分為游客、操作者、管理者和設(shè)計人員共四個用戶，每個用戶都有自己的權(quán)限，游客權(quán)限最低，只可以觀看畫面；操作者權(quán)限高一點，可以控制設(shè)備的啟停；而設(shè)計人員的權(quán)限是最高的，可以在軟件上進(jìn)行一切的操作。KingView7.5是亞控上位機的最高版本，應(yīng)用范圍廣，是目前主流的一款國產(chǎn)軟件，具有功能強大、價格低廉等優(yōu)點。提供了生產(chǎn)操作的過程可視化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)視。它可以精確地監(jiān)視控制生產(chǎn)過程，并優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和實驗室資源管理。它運用了直觀的圖形工具，應(yīng)用軟件平臺具有圖形支持軟件、人機友好接口，并支持各種標(biāo)準(zhǔn)接口及環(huán)境。當(dāng)系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場的設(shè)備會快速的探測出數(shù)據(jù)，立即傳輸?shù)絇LC中央處理器處理，把相關(guān)的處理信號反應(yīng)到上位機上，發(fā)出報警信號，操作人員能夠快速的發(fā)現(xiàn)故障，減少設(shè)備的損壞，防止事故的發(fā)生。

2 西門子PLC

中央監(jiān)控操作站與現(xiàn)場PLC通訊，趨勢、報警、報表、數(shù)據(jù)庫連接等，主要完成實驗室通風(fēng)生產(chǎn)過程資料的處理、工藝設(shè)備的監(jiān)控和管理任務(wù)。本設(shè)計方案的控制器是采用德國西門子PLC S7-300，它是當(dāng)前國內(nèi)用的最廣泛、市場率最高的一款工業(yè)控制器。通過無與匹敵的處理能力和驚人的存儲能力，它可以加入更多的診斷和各類數(shù)據(jù)。它具有可靠性高、可擴展性號，能夠在高溫、震動、粉塵污染等條件下穩(wěn)定的運行，是專門為復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境設(shè)計出來的一套控制器，特別適用于實驗室等復(fù)雜工業(yè)環(huán)境領(lǐng)域。由于其集成分布式體系結(jié)構(gòu)的能力，S7-300 為基礎(chǔ)設(shè)施項目提供了理想的解決方案，特別是在實驗室通風(fēng)設(shè)計系統(tǒng)中。目前，西門子PLC全部采用模塊化設(shè)計，一個完整的PLC控制器具有電源模塊、CPU模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊。而這些模塊全部都安裝在一個機架上，能防止設(shè)備震動帶來的模塊松動。它模塊化的設(shè)計，能夠讓設(shè)計人員更加方便的檢修，快速的判斷故障的所在。同時，電源模塊和CPU模塊中，也有相應(yīng)的指示燈，當(dāng)有模塊損壞時，相應(yīng)的等會閃爍進(jìn)行報警，和系統(tǒng)上位機組成冗余的報警系統(tǒng)，防止設(shè)備的損壞。

3 實驗室通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)

本監(jiān)控系統(tǒng)參照DCS系統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計原則，用組態(tài)王二次開發(fā)成實驗室通風(fēng)的監(jiān)控軟件平臺，下位機采用西門子PLC中央控制器，利用軟件對PLC進(jìn)行編程。軟件和硬件功能完善，具有透明工廠的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)經(jīng)濟性能好、維護簡單、人機接口友好、系統(tǒng)便于控制、與其它系統(tǒng)連接簡便。在系統(tǒng)的架構(gòu)上，采用上位機集中管理，下位機對各個控制器分散的控制，利用計算機數(shù)據(jù)庫對資源進(jìn)行共享的理念，構(gòu)建了中央控制系統(tǒng)、下位機控制器、軟件數(shù)據(jù)庫三級的架構(gòu)層。每層之間的數(shù)據(jù)通過OPC進(jìn)行連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時共享，各類參數(shù)儀表的快速反應(yīng)。通過監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成一個具信息化、綜合化的自動化管理系統(tǒng)，構(gòu)建成一個安全、實用、經(jīng)濟、高效、先進(jìn)的自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)中采用先進(jìn)的儀表，能夠快速靈敏的檢測各類參數(shù)，實時的傳送到PLC控制器中，儀表輸出信號與PLC良好兼容，既能現(xiàn)場數(shù)字顯示，同時也能在中控上位機上體現(xiàn)出來。本方案中有著完善的自動控制系統(tǒng)和儀表檢測系統(tǒng)，能充分保證整個實驗室通風(fēng)系統(tǒng)良好地運行。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

4 結(jié)語

組態(tài)王KingView7.5是目前國產(chǎn)軟件中先進(jìn)的主流的監(jiān)控平臺，西門子PLC是當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的一款PLC控制器，兩者結(jié)合組成的監(jiān)控系統(tǒng)，穩(wěn)定性好、反應(yīng)速度快，操作簡便，特別適合運用于實驗室檢測控制系統(tǒng)。實驗數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)運行了一段時候后，安全穩(wěn)定可靠，有一定的推廣價值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱萬浩，等.基于WINcc和PLC的污水處理提升泵優(yōu)先度控制[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2013（11）.

[2]朱萬浩，等.基于RSView的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化與儀器儀表， 2013（03）.