摘要

西門子CPU313C 只有一個MPI通訊接口，借助興達易控MPI-ETH-XD1.0產(chǎn)品，將MPI通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)通訊協(xié)議，以此實現(xiàn)上位機和觸摸屏同時監(jiān)控的要求。

關(guān)鍵詞

發(fā)酵集散控制系統(tǒng)

項目名稱

《計算機集散控制系統(tǒng)---生化過程控制》

應(yīng)用行業(yè)

目前，計算機集散控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種流程工業(yè)的生產(chǎn)過程控制。本方案具體針對生化反應(yīng)中的發(fā)酵過程，可以廣泛應(yīng)用于微生物發(fā)酵行業(yè)的生產(chǎn)控制。

項目設(shè)計要求

本計算機集散控制系統(tǒng)包含控制系統(tǒng)和被控對象，控制系統(tǒng)由上位機（工程師站）及下位機（操作員站）組成，被控對象為25L 發(fā)酵罐。上位機是工控機和移動工作站組成可以實現(xiàn)本地及遠程控制的監(jiān)控，下位機由兩臺觸摸屏及西門子S7-300 PLC 控制器組成。

3.1 系統(tǒng)上位機設(shè)計要求
1. 工控機、觸摸屏與PLC 的無縫連接。
2. 遠程工作站可以實現(xiàn)發(fā)酵過程控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。
3. 上位機配有生物發(fā)酵過程專用組態(tài)控制軟件，具有如下功能：系統(tǒng)組態(tài)、運行參數(shù)的監(jiān)視、控制參數(shù)設(shè)定和控制；優(yōu)化分析；系統(tǒng)維護；數(shù)據(jù)備份等。
3.2 系統(tǒng)下位機設(shè)計要求
1. 下位機滿足相應(yīng)測控點的控制要求。
2. 下位機含有以太網(wǎng)通訊、控制網(wǎng)通訊、設(shè)備網(wǎng)通訊。
3. 下位機組態(tài)注釋采用中文，可以隨程序下載到控制器中，隨時上傳，備份；支持在線下裝，不影響控制運行。

3.3 被控對象測控要求如下：

系統(tǒng)描述

本方案《計算機集散控制系統(tǒng)---生化過程控制》采用集散控制的思想，對發(fā)酵過程中需要的變量分散采集，集中控制。控制系統(tǒng)的核心控制器采用西門子S7-300 PLC。整個集散控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)上位機及觸摸屏的對整個發(fā)酵過程的實時監(jiān)控，并能夠?qū)崿F(xiàn)移動工作站的遠程監(jiān)控。西門子CPU313C 只有一個MPI通訊接口，借助興達易控MPI-ETH-XD1.0產(chǎn)品，將MPI通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)通訊協(xié)議，以此實現(xiàn)上位機和觸摸屏同時監(jiān)控的要求。對于上位機的控制，不僅要實現(xiàn)對發(fā)酵過程的時間監(jiān)控，還要完成對發(fā)酵過程的優(yōu)化控制與分析如：控制參數(shù)的自整定，自適應(yīng)關(guān)聯(lián)控制等。

解決方案

1.硬件設(shè)備選型
根據(jù)集散控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，對系統(tǒng)的硬件設(shè)備做如下選型：

2.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)整體組態(tài)
整個集散控制系統(tǒng)既要實現(xiàn)上位機及觸摸屏的對整個發(fā)酵過程的實時監(jiān)控，又要實現(xiàn)移動工作站的遠程監(jiān)控。工控機、觸摸屏及移動工作站與西門子S7-300都通過MPI 通訊方式通訊，而西門子300 主機只有一個MPI 借口，無法滿足多臺設(shè)備同時與PLC 通訊，為此我們借助興達易控MPI-ETH-XD1.0 產(chǎn)品，將遠西門子S7-300的MPI 借口擴展為一個MPI 接口及一個以太網(wǎng)接口，通過以太網(wǎng)的方式對整個系統(tǒng)進行組態(tài)，可實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計要求。
具體的組態(tài)方案如下圖所示：

通過以上系統(tǒng)整體組態(tài)設(shè)計，可以實現(xiàn)現(xiàn)場觸摸屏通過以太網(wǎng)方式與S7-300通訊，實時的監(jiān)控，同樣工控機也可實時進行監(jiān)控；遠端的觸摸屏也通過以太網(wǎng)的方式連接到工業(yè)交換機上，也可實現(xiàn)監(jiān)控；將工業(yè)交換機連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，移動工作站也可通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。

系統(tǒng)優(yōu)點

1. 通過借助興達易控MPI-ETH-XD1.0產(chǎn)品，可以不用給系統(tǒng)配以太網(wǎng)模塊，相對于西門子以太網(wǎng)模塊，降低了系統(tǒng)的成本，使得系統(tǒng)性價比更高。
2. 通過借助興達易控MPI-ETH-XD1.0產(chǎn)品，解決了多對一的通訊難題，使得通訊設(shè)置簡單方便，方便用戶操作。
3. 通過借助興達易控MPI-ETH-XD1.0產(chǎn)品，使得系統(tǒng)具有良好的開放性，任意的監(jiān)控設(shè)備設(shè)置只要設(shè)置好網(wǎng)關(guān)，都可以對系統(tǒng)進行監(jiān)控。
4. 系統(tǒng)采用以太網(wǎng)方式通訊，具有更高的傳輸效率，受到的干擾較小，可以實現(xiàn)多臺設(shè)備同時對系統(tǒng)進行監(jiān)控，而且延遲較小。
5. 系統(tǒng)采用以太網(wǎng)方式通訊，方便用戶后續(xù)開發(fā)使用。

現(xiàn)場照片

圖1 系統(tǒng)主監(jiān)控界面

圖2 參數(shù)設(shè)定界面

圖3 系統(tǒng)的控制流程圖

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