摘要

西門子CPU313C 只有一個MPI通訊接口，借助BCNet-S7MPI產品，將MPI通訊協議轉換成以太網通訊協議，以此實現上位機和觸摸屏同時監控的要求。

關鍵詞

發酵集散控制系統

項目名稱

《計算機集散控制系統---生化過程控制》

應用行業

目前，計算機集散控制系統廣泛應用于各種流程工業的生產過程控制。本方案具體針對生化反應中的發酵過程，可以廣泛應用于微生物發酵行業的生產控制。

項目設計要求

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

3.1 系統上位機設計要求

1. 工控機、觸摸屏與PLC 的無縫連接。

2. 遠程工作站可以實現發酵過程控制系統的實時監控。

3. 上位機配有生物發酵過程專用組態控制軟件，具有如下功能：系統組態、運行參數的監視、控制參數設定和控制；優化分析；系統維護；數據備份等。

3.2 系統下位機設計要求

1. 下位機滿足相應測控點的控制要求。

2. 下位機含有以太網通訊、控制網通訊、設備網通訊。

3. 下位機組態注釋采用中文，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：

系統描述

本方案《計算機集散控制系統---生化過程控制》采用集散控制的思想，對發酵過程中需要的變量分散采集，集中控制。控制系統的核心控制器采用西門子S7-300 PLC。整個集散控制系統可以實現上位機及觸摸屏的對整個發酵過程的實時監控，并能夠實現移動工作站的遠程監控。西門子CPU313C 只有一個MPI通訊接口，借助BCNet-S7MPI產品，將MPI通訊協議轉換成以太網通訊協議，以此實現上位機和觸摸屏同時監控的要求。對于上位機的控制，不僅要實現對發酵過程的時間監控，還要完成對發酵過程的優化控制與分析如：控制參數的自整定，自適應關聯控制等。

解決方案

1.硬件設備選型

根據集散控制系統的設計要求，對系統的硬件設備做如下選型：

2.系統網絡整體組態

整個集散控制系統既要實現上位機及觸摸屏的對整個發酵過程的實時監控，又要實現移動工作站的遠程監控。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，無法滿足多臺設備同時與PLC 通訊，為此我們借助BCNet-S7MPI 產品，將遠西門子S7-300的MPI 借口擴展為一個MPI 接口及一個以太網接口，通過以太網的方式對整個系統進行組態，可實現系統的設計要求。

具體的組態方案如下圖所示：

通過以上系統整體組態設計，可以實現現場觸摸屏通過以太網方式與S7-300通訊，實時的監控，同樣工控機也可實時進行監控；遠端的觸摸屏也通過以太網的方式連接到工業交換機上，也可實現監控；將工業交換機連接到網絡服務器上，移動工作站也可通過網絡服務器對整個系統進行實時監控。

系統優點

1. 通過借助BCNet-S7 PPI/MPI產品，可以不用給系統配以太網模塊，相對于西門子以太網模塊，降低了系統的成本，使得系統性價比更高。

2. 通過借助BCNet-S7 PPI/MPI產品，解決了多對一的通訊難題，使得通訊設置簡單方便，方便用戶操作。

3. 通過借助BCNet-S7 PPI/MPI產品，使得系統具有良好的開放性，任意的監控設備設置只要設置好網關，都可以對系統進行監控。

4. 系統采用以太網方式通訊，具有更高的傳輸效率，受到的干擾較小，可以實現多臺設備同時對系統進行監控，而且延遲較小。

5. 系統采用以太網方式通訊，方便用戶后續開發使用。

現場照片

圖1 系統主監控界面

圖2 參數設定界面

圖3 系統的控制流程圖

圖4 現場設備圖