前言-背景介绍
工业炉都有使用冷却水,对水温水量都有要求,而热处理设备对水温的要求相当严格,因为水温不光是冷却效率和资源问题,对产品质量也有直接影响。感应加热相关设备均离不开水的冷却,对水温水路的管理也是热处理,雾化制粉,熔炼,铸造,锻造这些车间的重点。
随着数字化转型升级的逐步推进,新设备的供应制作,客户基本都会要求PLC控制,实时监控,小型DCS系统也是常有的需求。
而MODBUS是工业通讯当中使用非常频繁的协议,非常多的智能仪表都是通过MODBUS协议进行通讯。而通讯协议有多种,我们以实例说明S7-PLC与巡检仪通讯。
硬件介绍
SIMATICS7-是个人应用非常多的一款紧凑型PLC,对于单机自动化而言可以完美解决应用需求,扩展强大,开关量模拟量点数扩展方便,可以进行不同程度的逻辑控制,与PC,HMI通讯多样,自带网络通讯串口,响应时间快捷,可方便应用于不同控制系统,运动控制,过程控制均能胜任。
S7-通过安装CMRS通讯模块或者SBRS通讯板进行MODBUS-RTU通讯需要,我们以博图软件组态CM为例,组合图示如下,如果通讯时有特殊要求需要特殊字符时,无校验时,以任意字符开始。
数显巡检仪的需求让市面充斥不同水准的巡检仪,应用精度,使用时间,以及控制要求对采购都是有要求。
同时检测通道数量,是否有统一报警输出,独立报警,模拟量输出,通讯协议,是否自带隔离,检测信号输入品类都是需要确定的。
最终选型为多种输入自定义设定,可连接PT,WRE等温度检测,也可以直接4-20毫安输入信号检测。
水温控制系统需求分析
整个水温控制系统而言,我们需要知道的数据有很多种,液位,温度,压力,流量各种都是需要计量与存档的,
循环沉淀水池是必须有的,毕竟不是所有设备,所有的散热部件都能使用纯水,那么液位计是需要的,液位计有很多种,主要作用是控制补水口补水量,很多厂家会使用浮球进行补水控制,当我们设备管道和罐体与水池存在一定落差时,运行时,水池水会短时间下降很厉害,补水阀会不断补水,当设备停机时,管道及罐体,设备内部水回流,会从溢水口流出,会造成资源浪费。
我们可以通过液位计,储水池体积,运行设备需求水量,计算得出升降水位,通过实时液位控制,低于一定值进行补水,补水阀门通过最高上限+设备运行用水不超过溢水口为佳。
感应加热设备循环水多有软管连接,使用抱箍进行软管紧固,如果水压过高会将软管冲出,水压过低达不到冷却效果,会对设备产生影响,以前的设备水压管理,多为电接点压力表,需要到现场查看实时压力,会通过设置上下限输出信号。采用压力传感器可以在控制室实时监控压力数据。传感器分带数显和不带数显两种,个人习惯如果客户要求不带数显,那么会建议同位置安装机械表一块。
温度传感器分为很多种,CU50,PT,W-Re5/26都是常用品类,而中频设备的水路有很多,如果都采用直连,数据进PLC,那么数据转换会影响运行速度,模块价格也会觉得成本奇高,我们可以采用数显巡检仪来进行数据采集,通过通讯读取实时数据,虽然巡检仪的显示是间隔,数据采集与转换是同时,所以通过可以将压力,温度,液位都读取出来,并可上传上位机,进行数据记录与保存。
S7-程序编写
S7-程序编写有两个软件可以使用,个人习惯使用博图,毕竟是综合平台,与屏幕组态相对简单一点,而且多PLC运控系统可以直接组态编写通讯,非常方便。
在博图当中S7-有两种MODBUS协议,MODBUS(RTU)应用于西门子自身通讯板,其他仪表,设备,PLC,组态系统,PC通讯都是使用MODBUS协议,这个是需要注意的地方。
我们在进行MODBUS协议程序编写时,需要先添加背景数据块,这个很重要,需要用到的是绝对地址,那么我们在新建全局DB数据块之后,需要设置属性,取消属性默认选项:优化的块访问。
在数据块建立数据地址需要注意的一点是数据类型,读取到的数据是通过MB_MASTER_DB写入数据地址,上图当中示例读取数据地址范围0.0-20.0,10个Word数据,读取数据多于这个范围程序是完不成的,所以在编写时,需要知道读取的数据类型,数据数量。
文中图例为一个复合项目内容,各取部分说明MODBUS应用。名称会有一些不同,讲解会有说明。“数据块_1”.“ADD12”与“数据块_1”.“SWXJWH”等同,只是不同MODBUS协议地址名称。
前文有说到通讯处理MODBUS方面有两种,图示能很直观看到,我们选择的是不带RTU的通讯。
MB_COMM_LOAD_DB应用于组态通讯口,一般OB调用一次即可,图示通讯组态的为第一块RS/通讯模块,一般默认为地址。
通讯协议参数一定要与通讯设置相同,,无校验。通讯地址和通讯功能设置为MB_MASTER_DB定义。
MB_MASTER_DB可以自定义名称,也可以直接默认名称,图示定义通讯数据:ADDR为11,这个一定要与仪表一致。功能设置0,读取从开始16个数据。
我们可以参考下图程序示例,通讯写入ZP2SW(与上图SWXJWH相同),传送数据,这个步骤是个人习惯问题,包括转换都是个人喜好和编程习惯,有些数据需要小数点,精度要求高,会在检测时放大10倍或者百倍进行检测,在程序中再进行计算。
数显巡检仪接线图示
巡检仪也是也是智能仪表的一种,可以多通道,多品类检测,对应的数据连线也会不一样,下图当中示例仪表外壳显示是两种仪表,但是接线是一致的,我们用到比较多的为热电阻,热电偶,模拟量输入电流电压几种。
热电偶TC和PT是应用非常广的一种,而PT应用于水温,油温,气体温度等不同环节,--的区间范围可以检测很多环节,所以接线是一定需要知道的。
液位传感器,压力变送器在循环水系统是应用非常多的,多为二线制接线,与PLC直接输入接线也是基本相同,DC24V+输入变送器A,变送器输出连接PLC或者智能仪表输入+,负极与DC24V0V相连接。
总结:
多回路巡检仪的应用,无需增加PLC硬件模块的基础上,可以增加压力,温度,流量,液位的检测,对数字化转型的成本投入相对降低,多通道检测故障率高,关键数据点,预警系统检测点,多点同时检测,对设备运维提供极大帮助,可以预警故障发生,减少停机时间。
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