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無塵室是液晶生產的關鍵設施，其中HVAC（Heating, Ventilating and Air-Conditioning. 供暖、通風及空調）系統(tǒng)對于無塵室環(huán)境至關重要。HVAC控制系統(tǒng)包含了對冷熱源機組、空調機組和空調末端設備的控制，HVAC監(jiān)視系統(tǒng)則實時監(jiān)測無塵室內供暖通風及空調設備的啟停及故障狀況、漏電漏水的報警，同時監(jiān)測無塵室內各部分的溫度、濕度、壓力以及設備的溫度、壓力、流量、頻率等其他參數(shù)，并對故障報警、設備啟停狀態(tài)和模擬量數(shù)據等進行隨時的記錄保存，從而中央監(jiān)控人員可以根據監(jiān)視系統(tǒng)顯示的實時數(shù)據對相應的報警進行及時處理，可以根據數(shù)據趨勢圖進行分析做相應的預警處理，更可以根據系統(tǒng)記錄的歷史數(shù)據分析系統(tǒng)故障原因。
項目狀況
S廠按其生產工藝分為陣列、成盒、模塊三個廠房，以及負責全廠動力供給的動力廠房。由于廠房面積大，無塵室暖通設備分散在整個廠房的各個部分，所需監(jiān)控的信號點無法集中到一個站，所以采用基于PLC的多站分散、集中監(jiān)視的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)。
根據廠房內的設備分布情況，在各個區(qū)域設立多個分站：成盒分站2個，模塊分站2個，陣列分站6個，分別收集周邊需要監(jiān)測的數(shù)據；工廠有兩個監(jiān)控室，陣列監(jiān)控室設立兩個監(jiān)控主站，“成盒模塊主站PLC1”和“陣列主站PLC1”，分別監(jiān)視成盒模塊廠房和陣列廠房的信息，動力監(jiān)控室設立“動力主站PLC1”，同時監(jiān)視包括成盒模塊和陣列廠房的所有信息。
各站具體分布如圖1所示。
分布在廠房現(xiàn)場的各PLC分站采集到的數(shù)據，將通過網絡傳送到各監(jiān)控室的PLC主站，再由各上位監(jiān)控計算機連接主站PLC，通過上位工業(yè)監(jiān)控軟件監(jiān)視和記錄全廠現(xiàn)場的相關信息。
PLC硬件配置
1．各站PLC采用目前歐姆龍公司的CS1機型PLC產品
其主要特點包括如下。
（1）先進的性能：進一步提升運算能力，目前行業(yè)內的最高運算速度。工業(yè)級32位精簡指令系統(tǒng)CPU，基本指令處理速度可達0.02μs。CPU內置程序容量可達250K步，數(shù)據容量可達448K字，外接存儲卡容量可達64MB。本地機架控制點數(shù)即可達到5120點。加遠程I/O后控制點數(shù)可達約10萬點以上。
（2）各種與應用相關的指令：具有多種特殊指令，無需進行復雜的編程。帶自整定的PID指令、雙精度指令、故障診斷指令、堆棧指令等。
（3）集成的開發(fā)環(huán)境和中間軟件：從程序開發(fā)到仿真模擬、網絡通信、觸摸屏軟件，都集成在一個統(tǒng)一的軟件包中，十分方便。
（4）良好的開放性，無縫的網絡系統(tǒng)：從信息層到控制層再到設備層，CS1支持多層符合國際標準網絡間的無縫透明信息通信。支持的網絡類型主要有：Ethernet、Controllerlink、 Profibus-DP、Devicenet、Modbus、CAN等。
（5）更方便與第三方設備連接：CS1所具有的協(xié)議宏功能可方便的與多臺不同協(xié)議的第三方設備互聯(lián)。
（6）繼承性和維護性：新系統(tǒng)兼容老系統(tǒng)，升級方便；CPU支持無電池操作，支持遠程維護等功能，維護起來十分方便。
（7）可實現(xiàn)系統(tǒng)功能擴展：各種基于PLC的過程控制自動化系統(tǒng)、高精度定位、遠程監(jiān)控、現(xiàn)場總線網絡系統(tǒng)等。
根據分站和主站PLC負載大小可選擇不同檔次的CPU：分站PLC只處理本地的數(shù)據，數(shù)據量小，CPU采用歐姆龍CS1系列CS1H-CPU44H；主站需處理全廠各分站PLC傳送來的數(shù)據，數(shù)據量大，CPU采用歐姆龍CS1系列性能最強的CS1H-CPU67H，其指令處理速度最快，程序、數(shù)據容量都是最大。
2．各分站根據現(xiàn)場采集信號數(shù)量配置相應的數(shù)字量輸入（DI）模塊和模擬量輸入（AI）模塊
（1）數(shù)字量輸入模塊（DI）
－ 64點：CS1W-ID261如表1所示。
－ 96點：CS1W-ID291如表2所示。
（2）模擬量輸入模塊（AI）
－ 8點：CS1W-AD081-V1。
－ 輸入點數(shù)：8路。
－ 輸入范圍： 0~5V，1~5V，0~10V，-10~+10V，4~20mA可選。
－ 分辨率：≥13位（1/8000）。
－ 隔離方式：光電隔離。
－ 轉換速度：1ms/點。
－ 精度（25℃）：電壓±0.2% 電流±0.4%。
－ 其他功能：斷線檢測，峰值保持、平均值功能、定標功能等。
－ 外部連接：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修。
網絡架構
1.現(xiàn)場一層PLC網絡
現(xiàn)場各分站PLC和監(jiān)控室主站PLC之間采用歐姆龍控制器鏈接網光纖冗余環(huán)網（Controller Link）：成盒模塊現(xiàn)場4個站PLC和位于陣列監(jiān)控室的成盒模塊主站PLC1構成一個光纖環(huán)網，通過成盒模塊現(xiàn)場一層網絡CLK1，將成盒模塊現(xiàn)場各PLC采集的數(shù)據匯集到成盒模塊主站PLC1做監(jiān)控顯示；陣列現(xiàn)場6個站PLC和位于陣列監(jiān)控室的陣列主站PLC1構成一個光纖環(huán)網，通過陣列現(xiàn)場一層網絡CLK1，將陣列現(xiàn)場各PLC采集的數(shù)據匯集到陣列主站PLC1做監(jiān)控顯示。
2.監(jiān)控二層PLC網絡
通過現(xiàn)場一層網絡，現(xiàn)場PLC采集的數(shù)據都被匯集到了陣列監(jiān)控室的兩個主站PLC1。而動力監(jiān)控室內對全廠數(shù)據的監(jiān)控顯示則通過動力主站1和成盒模塊主站1、陣列主站1之間監(jiān)控二層網絡CLK2，將成盒模塊主站1和陣列主站1匯集的現(xiàn)場數(shù)據全部集中到動力主站PLC1，完成全廠的監(jiān)控顯示。
3.信息層以太網
監(jiān)控上位機通過以太網和監(jiān)控室內各主站PLC1通信，實時顯示現(xiàn)場數(shù)據并做數(shù)據記錄。
信息層以太網鏈接如圖2所示。
圖2 信息層以太網鏈接圖
軟件構成
1．上位工業(yè)監(jiān)控軟件
上位工業(yè)監(jiān)控軟件采用美國羅克韋爾軟件公司開發(fā)的RSView 32，RSView32是一種集成式的、組件化的人機接口軟件，它運行于Windows95/98/2000/NT等操作系統(tǒng)下，可實現(xiàn)監(jiān)視和控制自動化設備和過程。其可以很方便地完成工藝監(jiān)控畫面的形成、數(shù)據實時采集、趨勢記錄分析、報警報表打印等任務。該軟件還具有很強的網絡瀏覽器集成功能、嵌入標準的編程語言(VB)、在線幫助、支持實時視頻圖像和嵌入字處理、電子表格和ActiveX文本等功能。
上位軟件主要完成對設備的主要工藝參數(shù)和運行狀態(tài)分別以工藝畫面和表格的形式進行監(jiān)視、在畫面設置并監(jiān)視主要控制回路的調節(jié)參數(shù)及過程、對主要儀表數(shù)據進行趨勢記錄、報警記錄及聯(lián)鎖值的設定。
2. OPC Server
以前上位軟件與現(xiàn)場自動化設備相連需要開發(fā)專用的底層通信接口，實際應用很不方便。
現(xiàn)在OPC作為自動化系統(tǒng)、現(xiàn)場總線、現(xiàn)場總線設備和辦公管理應用程序之間的有效連接方式，使辦公室和現(xiàn)場設備之間的數(shù)據交換簡捷化、標準化，極大地簡化了系統(tǒng)的結構，使原來錯綜復雜的體系結構變得簡單清晰，上位軟件只需注意與OPC Server之間的數(shù)據交換，而不必擔心具體設備的連接問題。
OPC（用于過程控制的OLE）是一個工業(yè)標準，基于微軟的OLE（現(xiàn)在的Active X）、COM（部件對象模型）和DCOM（分布式部件對象模型）技術。OPC包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和制造業(yè)自動化系統(tǒng)。Active X/COM技術定義各種不同的軟件部件如何交互使用和分享數(shù)據。不論過程中采用什么軟件或設備，OPC為多種多樣的過程控制設備之間進行通信提供了公用的接口。
歐姆龍SYSMAC OPC Server是專用于歐姆龍系列PLC等設備的OPC軟件，在本系統(tǒng)用于與上位軟件RSView32的數(shù)據接口，實現(xiàn)羅克韋爾的RSView32與歐姆龍PLC的數(shù)據交換。
3.通信工具軟件
FinsGateWay是歐姆龍PLC的通信接口工具軟件，主要用于上位機與PLC各種通信網絡之間的管理，并提供建立通信的數(shù)據接口。在本系統(tǒng)中，其主要用于上位機和PLC以太網之間的通信控制和數(shù)據管理，在軟件中可以對歐姆龍PLC以太網進行設定和服務啟停控制。
本系統(tǒng)中，監(jiān)控上位機和監(jiān)控室內各主站PLC1之間物理連接通過以太網來實現(xiàn)；而SYSMAC OPC Server通過PLC通信接口工具軟件FinsGateWay與PLC進行數(shù)據交換，同時又和RSView 32數(shù)據庫（DataBase）進行數(shù)據交換，成為羅克韋爾RSView32和歐姆龍PLC的鏈接的軟件接口。
軟件鏈接圖如圖3所示。
4.PLC編程軟件
CX-Programmer是歐姆龍公司PLC的軟件編程、調試工具程序，其運行在Windows98\NT\2000操作系統(tǒng)下，具有豐富、簡捷的操作環(huán)境和強大的編程、調試功能。歐姆龍的SYSMAC CS1系列PLC具有較豐富的指令系統(tǒng)，其包括繼電器指令、定時器和計數(shù)器指令、計算指令(包括三角函數(shù)、指數(shù)、冪運算等)、數(shù)據轉換、診斷、位移寄存器、比較、數(shù)據傳送、程序控制和PID控制等指令。利用這些指令即可完成本系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境、設備參數(shù)的數(shù)據采集、處理和傳送
工商網監(jiān)
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