一种PROFIBUS总线技术空压机组联网控制***
技术领域
本发明属于空压机组联网控制***的工业总线技术领域, 具体涉及一种基于PROFIBUS总线技术的空压机组联网控制***。
背景技术
在大型生产中需要多台空压机联动运行,在现有技术中空压机组联网控制技术主要有三种:
第一种方式为人工操作,主要由工人主观经验判断,仪表操作,实现控制功能。往往依赖操作人员的熟练程度控制,对操作人员的素质有极高的要求。
第二种方式为自动控制,主要由计算机控制代替人工操作,实现简单自动化控制。
第三种方式为联网控制,能够达到数据远程传输,网络控制的要求。但这种联网控制需要单独开发独立的控制***软件,受到地域,环境以及各自厂家设备的局限性,缺乏统一的***解决方案,也为控制***的的稳定性和安全性带来隐患。
目前,空压机网络控制***在节能控制方面技术改进的比较多,大多数的改进在控制电路与机械设备上,主要改进目的在于实现控制功能上。这样的改进已经不能满足网络化的空压机联网控制***的数据通信稳定性的需求。众所周知,现代的空压机联网控制***主要的发展趋势是朝网络化,全集成自动化的智能方向发展。但目前在空压机控制***行业,大都偏重于控制***的集成与实现。
在很多情况下空压机网络控制***要求网络之间的数据通信实现大范围与跨地域的控制与管理,这样给现有技术的空压机控制***的分析与控制性能的稳定实现带来很多困难,进而影响整个空压机控制***的安全性。
如以PC机为控制核心的空压机监控***,以单片机为控制核心的监控***,以PLC为控制核心的监控***等。具体来说,以PC机为控制核心的空压机联网控制***主要优点是结构简单。但正是由于控制结构过于简单,造成信号线过多,互相之间存在干扰,不利于现场的维护工作,一旦发生故障,整个故障***发生瘫痪。以单片机为控制核心的空压机联网控制***主要优点是响应速度快,硬件体积小,控制比较灵活。但单片机本身的抗干扰性较差,非结构化设计对故障查找和维护带来很多不便。相比前面两种方法,以PLC为控制核心的空压机联网控制***采用模块化设计,设计施工周期短,调试修改方便,特别是可靠性比较高,能适应各种恶劣的工业环境。但PLC为控制核心的监控***方案在处理“海量”数据与远程通信数据传输时,会产生网络通信的传输延迟,通信***的瞬间错误和数据包的丢失,发送与到达次序的不一致等都会破坏联网控制***原本具有的确定性,使得空压机控制***的分析和综合变得更复杂,同时空压机控制***的性能受到很大的负面影响。现有的201220595165.4和201220615633.X等一些中国专利中公开了一些采用PLC控制方案的空压机控制***,但都没有解决空压机控制***中大量网络通信数据传输过程中由于传输延迟,数据包丢失和发送与到达次序不一致等产生的破坏***的不稳定问题。
综上所述,现有的空压机组联网控制***受到诸多技术与条件因素影响,增加了控制***的软硬件结构复杂性,特别是难以解决空压机组联网控制***中“海量”数据通信传输的不稳定问题,使得空压机组联网控制***的设备代价昂贵和缺乏安全稳定性。
而本发明就是采用特殊的基于PROFIBUS现场总线技术细节的“纠错”算法,可以实现对PLC控制为核心的空压机组联网控制***中网络通信传输数据问题的有效处理。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提出一种结构简单、使用方便、价格低廉、性能稳定和安全可靠的基于PROFIBUS总线技术的空压机组联网控制***。
为完成上述目的,本发明采用的技术方案是:该空压机控制***包括PLC控制模块、触摸屏、空压机组、冷干机组、吸干机组、压力传感器和电源。在PLC控制模块主控单元与空压机组、冷干机组、吸干机组、压力传感器之间采用PROFIBUS协议,通过协议构成现场总线通信网络。控制模块PLC主控单元中装有联网控制软件。采用了维持路由表的方法,保证在节点数据读取与写入过程中,实现关闭故障节点,其它节点数据传输正常。
控制模块PLC由电源单元,微控制CPU单元,通信单元,存储器,模拟输入单元,数字输入单元,数字输出单元,编程器组成;电源单元分别与微控制CPU单元,通信单元,存储器,模拟输入单元,数字输入单元,数字输出单元,编程器的电源端口连接;编程器与微控制CPU单元连接;存储器,通信单元,模拟输入单元,数字输入单元,数字输出单元通过数据总线分别与CPU连接;触摸屏与控制模块PLC中的通信单元连接。
吸干机组与控制模块PLC中的数字输出单元连接,用于启动和停止。
冷干机组与控制模块PLC中的数字输出单元连接,用于启动和停止。
压力传感器与控制模块PLC中的模拟输入单元连接,将模拟信号转换成数字信号。
空压机与控制模块PLC中的数字输入单元连接,用于监测运行和故障状态;空压机与控制模块PLC中的输出单元连接,用于启动和停止;空压机与控制模块PLC中的通信单元连接,并且设置不同的地址,形成通信网络。
上述各个连接是通过PROFIBUS总线完成。
控制模块PLC主控单元与空压机组之间采用PROFIBUS协议,通过协议构成现场总线通信网络。主站由PLC控制模块组成,从站由空压机组组成。当没有外界请求时,主站主动发送信息,对从站设置参数,检查从站的通信接口配置,读取从站诊断报文,并根据已经定义好的程序与从站进行用户数据交换。主站在PROFIBUS通信网络中既可作为数据的请求方,也可作为数据的响应方进行双工数据通信,只是对主站发出请求同时回送给主站相应的数据信息。在节点数据读取与写入过程中,采用了维持路由表的方法,实现了检查到局部节点故障时,关闭节点传输数据,使其它节点数据传输不受影响,当该节点恢复正常时,自动加入到网络中,保证网络节点之间数据通信稳定,从而提高数据通信传输的安全稳定性。
所述联网控制***软件的主流程为:
001 初始化;
002 检测压力;
003 若压力范围正常,则执行008;若不正常,则执行004;
004 开始计时;
005 若计时时间大于上线时间,则执行006;若小于上线时间,则执行007;
006 通信故障提示;
007 执行002;
008 调用开空压机子程序;
009 若空压机开启正常,则执行011;若不正常,则执行010;
010 报警提示;
011 调用关空压机子程序;
012 若空压机正常关闭,则执行013;若不正常,则执行010;
013 调用启停冷干机,吸干机程序;
014 执行002。
节点数据读写的维持路由表软件的主流程为:
061 初始化;
062 调用发送数据子程序;
063 等待应答;
064 标记无应答编号,添加新增节点编号;
065 对未应答标号核对;
066 等待应答;
067 将有应答编号标记为延迟节点;
068 报警提示,执行071;
069 将无应答编号标记为死节点;
070 报警提示,执行071;
071 延迟一段时间;
072 执行062。
发送数据子流程:
081 初始化;
082 将要发送的数据封装;
083 若线路有次序占用,则执行082;若线路没有次序占用,则执行084;
084 发送数据;
085 若有丢包碰撞,则执行086;若无丢包碰撞,则执行088;
086 计算等待时间;
087 若等待时间到,则执行082;若未到等待时间,则执行087;
088 发送成功。
由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
本发明通过PROFIBUS总线技术对空压机***进行联网控制,由于现场总线在***结构与节点数据读写的维持路由表算法的实现,使得这种PROFIBUS总线技术的空压机组联网控制***与现有空压机控制***相比,在大量通信数据传输情况下,有效解决了网络节点之间数据通信的延迟与丢包等问题,克服了数据通信传输过程中的稳定性不足,进而保证了空压机组联网控制***的安全稳定性。
因此,本发明与现有基于PLC技术的空压机联网控制***相比,不仅适合各种符合开放式协议的不同厂家,不同品牌的各种空压机现场设备,发挥工业网络控制优势;还适合于在复杂环境中空压机联网控制***的自动化控制生产现场;同时适合对联网数据通信有高速数据交换,较高稳定性和安全性要求的空压机联网工矿企业。
附图说明
图1是空压机组联网控制***的结构示意图;
图2是空压机组联网控制控制软件控制界面图;
图3是空压机组联网控制控制软件的主流程图;
图4是空压机组联网节点数据读写的维持路由表软件的主流程图;
图5是图4中主流程的调用发送数据流程子程序图;
图6是图3中主流程的开空压机流程子程序图;
图7是图3中主流程的关空压机流程子程序图;
图8是图3中主流程的启停冷干机、吸干机流程子程序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述,并非对保护范围限制:
实施例1
一种基于PROFIBUS总线技术的空压机组联网控制***。 所述空压机组联网控制***如图1所示:包括PLC控制模块,触摸屏,空压机组,冷干机组,吸干机组,压力传感器和电源。控制模块PLC由电源单元,微控制CPU单元,通信单元,存储器,模拟输入单元,数字输入单元,数字输出单元,编程器组成;电源单元分别与微控制CPU单元,通信单元,存储器,模拟输入单元,数字输入单元,数字输出单元,编程器的电源端口连接;编程器与微控制CPU单元连接;存储器,通信单元,模拟输入单元,数字输入单元,数字输出单元通过数据总线分别与CPU连接;触摸屏与控制模块PLC中的通信单元连接。
吸干机组与控制模块PLC中的数字输出单元连接,用于启动和停止。
冷干机组与控制模块PLC中的数字输出单元连接,用于启动和停止。
压力传感器与控制模块PLC中的模拟输入单元连接,将模拟信号转换成数字信号。
空压机与控制模块PLC中的数字输入单元连接,用于监测运行和故障状态;空压机与控制模块PLC中的输出单元连接,用于启动和停止;空压机与控制模块PLC中的通信单元连接,并且设置不同的地址,形成PROFIBUS通信网络。
控制模块PLC主控单元与空压机组之间采用PROFIBUS协议,通过协议构成现场总线通信网络。主站由PLC控制模块组成,从站由空压机组组成。当没有外界请求时,主站主动发送信息,对从站设置参数,检查从站的通信接口配置,读取从站诊断报文,并根据已经定义好的程序与从站进行用户数据交换。主站在PROFIBUS通信网络中既可作为数据的请求方,也可作为数据的响应方进行双工数据通信,只是对主站发出请求同时回送给主站相应的数据信息。在节点数据读取与写入过程中,采用了维持路由表的方法,实现了检查到局部节点故障时,关闭节点传输数据,使其它节点数据传输不受影响,当该节点恢复正常时,自动加入到网络中,保证网络节点之间数据通信稳定,从而提高数据通信传输的安全稳定性。
控制模块PLC主控单元中装有联网控制软件。
所述控制***软件的主流程为:
001 初始化;
002 检测压力;
003 若压力范围正常,则执行008;若不正常,则执行004;
004 开始计时;
005 若计时时间大于上线时间,则执行006;若小于上线时间,则执行007;
006 通信故障提示;
007 执行002;
008 调用开空压机子程序;
009 若空压机开启正常,则执行011;若不正常,则执行010;
010 报警提示;
011 调用关空压机子程序;
012 若空压机正常关闭,则执行013;若不正常,则执行010;
013 调用启停冷干机,吸干机程序;
014 执行002。
开空压机子流程:
020 检测压力;
021 若小于开启主机压力,执行022;若大于等于开启主机压力,执行029;
022 开启主机检测;
023 若小于开启1号辅机压力,执行024;若大于等于1号辅机机压力,执行029;
024 开启1号辅机检测;
025 若小于开启2号辅机压力,执行026;若大于等于2号辅机机压力,执行029;
026 开启2号辅机检测;
027 若小于开启3号辅机压力,执行028;若大于等于3号辅机机压力,执行029;
028 开启3号辅机检测;
029 关空压机子程序。
关空压机子流程:
030 开空压机子程序;
031 若大于3号辅机压力,执行032;若小于等于3号辅机压力,执行033;
032关闭3号辅机检测;
033 若大于2号辅机压力,执行034;若小于等于2号辅机压力,执行035;
034 关闭2号辅机检测;
035 若大于1号辅机压力,执行036;若小于等于1号辅机压力,执行037;
036 关闭1号辅机检测;
037 若大于主机压力,执行038;若小于等于主机压力,执行039;
038 关闭主机机检测;
039 启停冷干机、吸干机子程序。
启停冷干机、吸干机子流程:
040 关空压机子程序;
041 若是1、2、3号辅机、主机运行,执行042;若不是1、2、3号辅机、主机
运行,执行043;
042 开1、2、3号冷干机,开1、2号吸干机;
043 若是1、2号辅机、主机运行,执行044;若不是1、2号辅机、主机
运行,执行045;
044 开1、2、号冷干机,关3号冷干机 ;开1、2号吸干机;
045 若是1号辅机、主机运行,执行046;若不是1号辅机、主机
运行,执行047;
046 开1、2号冷干机,关3号冷干机 ;开1号吸干机,关2号吸干机;
047 若是主机运行,执行048;若不是主机运行,执行049;
048 开1号冷干机,关2、3号冷干机 ;开1号吸干机,关2号吸干机;
049 若是无空压机运行,执行050;若不是无空压机运行执行051;
050 关1、2、3号冷干机,关1、2号吸干机;
051 检测压力。
节点数据读写的维持路由表软件的主流程为:
061 初始化;
062 调用发送数据子程序;
063 等待应答;
064 标记无应答编号,添加新增节点编号;
065 对未应答标号核对;
066 等待应答;
067 将有应答编号标记为延迟节点;
068 报警提示,执行071;
069 将无应答编号标记为死节点;
070 报警提示,执行071;
071 延迟一段时间;
072 执行062。
发送数据子流程:
081 初始化;
082 将要发送的数据封装;
083 若线路有次序占用,则执行082; 若线路没有次序占用,则执行084;
084 发送数据;
085 若有丢包碰撞,则执行086;若无丢包碰撞,则执行088;
086 计算等待时间;
087 若等待时间到,则执行082;若未到等待时间,则执行087;
088 发送成功。
本具体实施方式通过PROFIBUS总线技术对空压机***进行联网控制,由于现场总线在***结构与节点数据读写的维持路由表算法的实现,使得这种PROFIBUS总线技术的空压机组联网控制***与现有空压机控制***相比,在大量通信数据传输情况下,有效解决了网络节点之间数据通信的延迟与丢包等问题,克服了数据通信传输过程中的稳定性不足,进而保证了空压机组联网控制***的安全稳定性。
因此,本具体实施方式与现有基于PLC技术的空压机联网控制***相比,不仅适合各种符合开放式协议的不同厂家,不同品牌的各种空压机现场设备,发挥工业网络控制优势;还适合于在复杂环境中空压机联网控制***的自动化控制生产现场;同时适合对联网数据通信有高速数据交换,较高稳定性和安全性要求的空压机联网工矿企业。