3.2 系统硬件配置
整个水位网络控制系统的工艺流程的设计如下所述:通过plc控制程序对水位进行pid控制和模糊控制,把运算的结果输出到变频器,来控制交流马达的启停和转速,从而水位稳定在设定值,此外通过plc与组态王的通信,以及远程客户机与上位机的通信,实现在远程客户端对给定值,高限,低限的设置,以及控制方式的选择,控制参数的调整,并通过报警图,趋势图对水位进行监控。系统硬件具体配置如附表所示。
3.3系统软件配置
由上述的网络结构,整个系统分成三个层次,其软件设计也由三个部分组成:
(1) 现场控制层软件设计:在这一部分要实现的功能是水位信号的采集、pid控制算法的实现、模糊控制算法的实现、控制信号的输出等。选用的控制器是西门子s7-300系列的可编程逻辑控制器,因此选择与之配套的编程软件step7,它可使用梯形逻辑,功能块图或语句表。利用step7编制控制程序,调试成功后将程序写入plc,这样plc就可以脱机运行了。通过实验,验证了这一控制方案,控制精度高,运行平稳,抗干扰能力强。
(2) 上位机软件设计:这一部分主要是作为远程客户机与下位机(plc)通信的桥梁,一方面负责采集plc数据,并将其传送给远程客户机,另一方面,接收远程客户机的控制信息,并将其写入plc。组态王自带s7-300的驱动程序,能方便地得到plc数据,并且其网络功能较强,能快速实现基于 tcp/ip协议的网络通信,因此,我们采用组态王作为上位机软件开发环境。
(3) 远程客户端软件设计
这一部分主要是实现与上位机的通信以及监控画面的开发,为了便于实现与上位机的通信,采用统一的开发环境—组态王,将整个应用程序分配给多个服务器,用以提高项目的整体容量结构并改善系统的性能。服务器的分配可以是基于项目中物理设备结构或不同的功能,用户可以根据系统需要设立专门的io服务器、历史数据服务器、报警服务器、登录服务器和web服务器等。
3.4 网络控制的实现及安全管理
因为组态王是完全基于网络的,是一种真正客户/服务器模式,因此可以将“组态王”安装在网络版windows98/2000或nt上,并在配置网络时绑定tcp/ip协议,即可利用其网络功能实现远程控制。
在本系统中我们利用实验室原有的局域网,将其中1台作为服务器,通过串行口与下位机(plc)相连,并将该机网络标识设为server,其余计算机作为远程客户,将其网络标识分别设为client1、client2等,各主机安装统一的操作系统windows2000,且都安装组态王6.0。完成网络连接之后,对各个站点设置网络参数,并且定义在网络上进行数据交换的变量,报警数据和历史数据的存储和引用等等。
在此系统中,程客户端除了可以实时监控双容水箱的水位控制情况外,利用网络的回写功能,还可以实现远程修改p、i、d参数,以提高控制效果。为确保系统的安全运行,每个参数都有一定的修改权限,只有拥有该权限的用户才能修改,这样就确保了网络控制的安全有效性。
4 结束语
本文客户/服务器模式和浏览器/服务器模式进行了分析比较,提出了基于浏览器/服务器模式的网络架构。并以实验室双容水箱水位控制系统为研究对象,深入研究了组态软件—组态王的网络功能,并利用该组态软件实现了网络远程控制,进而证明了利用b/s模型进行网络控制的有效性。