基于LabVIEW和多总线技术的气源集控系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于LabVIEW和多总线技术的气源集控系统。其包括压缩空气气源系统和集控系统，所述压缩空气气源系统包括压缩机、冷冻式干燥器、阀门和温度压力传感器，所述集控系统包括数据采集模块、信号传输模块、程序设计模块和人机交互界面模块，所述数据采集模块采集现场的压缩机、冷冻式干燥器、阀门、温度压力传感器的信号，所述信号传输模块将采集到的信号经过信号处理和协议转换后采用多种总线方式将信号传输给上位机LabVIEW。本实用新型专利技术减少了通信子站的数量，减少了电缆的使用，降低了成本的同时也减少了出错的概率，也有效的降低了干扰，同时也提高了集控系统的集成度和技术水平。

【技术实现步骤摘要】
基于LabVIEW和多总线技术的气源集控系统
本技术涉及一种基于LabVIEW和多总线技术的气源集控系统。
技术介绍
压缩空气是工业生产和科研试验活动中常用的介质，具有输送方便、无明火、无负荷、工作环境适应能力强、取材方便的特点。压缩空气气源系统是一种产生压缩空气的系统，该气源系统包括螺杆压缩机、压缩机配电系统、冷冻式干燥器、过滤器、储气罐、管路系统、冷却循环水泵、风机系统、阀门系统、温度压力传感器部分构成，具有如下特点：1.设备类型多、型号复杂，输入输出点数较多；2.设备数量多，电缆使用量大；3.电缆沟空间有限，且电机功率较大，可能会产生干扰。由此可见，常规的多子站通信方法已经无法满足集控系统的要求。智能化和网络化是工业自动化发展的方向，随着计算机技术、自动化控制技术、通信技术的飞速发展，现场总线的兴起改变了控制系统的结构，它是以微处理器为基础的现场仪表和控制系统之间进行全数字化的、双向的、多站通讯的现场总线网格标准，使其向网络化的方向发展，故而在现场总线中用于数据传送的协议也越来越多。总线技术和通信协议在工业自动化领域的广泛应用有效提高了系统自动化的程度，也为集控系统的设计提供了思路和方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种减少通信子站的数量，减少电缆的使用，并有效的降低干扰的基于LabVIEW和多总线技术的大流量可调节气源集控系统，其包括压缩空气气源系统和集控系统，所述压缩空气气源系统包括压缩机、冷冻式干燥器、阀门和温度压力传感器，所述集控系统包括数据采集模块、信号传输模块、程序设计模块和人机交互界面模块，所述数据采集模块采集现场的压缩机、冷冻式干燥器、阀门、温度压力传感器的信号，所述信号传输模块将采集到的信号经过信号处理和协议转换后采用多种总线方式将信号传输给上位机LabVIEW。优选所述数据采集模块包括S7-200PLC的IO模块、Gateway模块、本地IO、远程IO。优选所述程序设计模块包括PLC程序设计和LabVIEW程序设计。本专利技术具有以下优点：气源集控系统集成了多种总线技术，创新性的通过PROFIBUS-DP总线、工业以太网、MODBUS总线、CAN总线、OPC通信协议的多总线技术使用和集成，基于LabVIEW构建集控系统。与传统方法相比，减少了通信子站的数量，减少了电缆的使用，降低了成本的同时也减少了出错的概率，也有效的降低了干扰，同时也提高了集控系统的集成度和技术水平。附图说明图1为系统结构图。图2为LabVIEW编程逻辑图。图3为集控系统功能图。具体实施方式压缩空气气源系统是一种产生压缩空气的系统，该气源系统包括螺杆压缩机、压缩机配电系统、冷冻式干燥器、过滤器、储气罐、管路系统、冷却循环水泵、风机系统、阀门系统、温度压力传感器等部分构成。集控系统，包括数据采集模块，信号传输模块，程序设计模块，人机交互界面模块。数据采集模块主要负责将现场的压缩机(共17台)、冷干机(7台)、阀门、传感器信号(包括控制信号和状态量信号)采集供后续处理使用。数据采集模块主要包括S7-200PLC的IO模块、Gateway模块、本地IO、远程IO。压缩机的状态量信号统一使用Gateway模块采用CAN总线方式采集，压缩机的控制信号采用两种方式进行采集：距离主控制柜较近的压缩机通过本地IO采集；距离主控制柜较远的压缩机采用远程IO采集。冷干机共分为3种型号：其中流量大的冷干机设备(共4台)采用S7-200PLC的IO模块采集其状态量信号，其控制信号根据其距离主控制柜的远近，距离主控制柜较近的冷干机通过本地IO采集，距离主控制柜较远的冷干机采用远程IO采集；其余2种型号的冷干机设备根据其距离主控制柜的远近，距离主控制柜较近的冷干机通过本地IO采集其状态量信号和控制信号，距离主控制柜较远的冷干机采用远程IO采集其状态量信号和控制信号。阀门设备和传感器设备根据其距离主控制柜的远近，距离主控制柜较近的阀门通过本地IO采集其状态量信号和控制信号，距离主控制柜较远的阀门采用远程IO采集其状态量信号和控制信号。信号传输模块负责将数据采集到的信号经过信号处理和协议转换后传输给上位机LabVIEW使用。信号传输模块主要包括S7-200PLC、S7-300PLC、STEP7网络配置、Simatic.Net上传、NIOPCServer转换部分。由于采集模块的多样化，多种模块采用不同的协议和传输模式来采集和传输信号，所以集控系统要采用多种总线方式来进行信号传输，最终将信号整合成为上位机LabVIEW可以识别的状态。Gateway模块将压缩机状态量按地址通过Modbus总线传输给S7-300PLC；远程IO通过Profibus-DP总线传输至S7-300PLC；S7-200PLC和S7-300PLC将数据通过工业以太网按照地址传输；经过STEP7网络配置后S7-200PLC和S7-300PLC按照地址就构成了一个局域网。由Simatic.Net配置上传，上传的数据支持OPC协议，LabVIEW软件通过NIOPCServer以共享变量的形式将所需的数据取出。CAN总线是控制器局域网(controllerareanetwork)的简称，具有如下特点：1.实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强、成本低；2.采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；CAN总线无论主从，通信方式灵活，具有高实施性、高可靠性。Modbus总线是一种通用工业标准协议，它定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。Modbus串行总线中只有一个主站，最多可以有256个子站。PROFIBUS-DP总线是一种多主站系统，可以实现多个控制、配置或可视化系统在一条总线上相互操作。拥有访问权(令牌)的主站无需外部请求就可以发送数据，而从站是一种被动设备，不享有总线访问权。PROFIBUS-DP可以同时有多个主站，最多可以接127个从站。工业以太网是传统以太网的延伸，是标准以太网和通用工业协议的结合。工业以太网具有如下特征：1.通信的确定性和实时性，工业以太网的通信速率可达到10G/s，这也是工业以太网最大的优点。2.稳定性与可靠性高。3.安全性高。OPC协议是一个工业标准，它包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化。目前，OPC已成为工业界系统互联的缺省方案，为工业监控编程带来了便利，用户不用再为通讯协议的难题而苦恼。以LabVIEW软件为代表的虚拟仪器，通常利用计算机平台，把传统仪器的专用功能和硬件功能软件化，使传感器和计算机结合起来。用户可以根据需要来定义和设计仪器的测试功能。LabVIEW采用基于流程图的图形化编程方式，编程简单，但在功能完整性和应用灵活性上却毫不逊色旧。目前，LabVIEW已经广泛应用于测试与测量、过程控制和工业自动化以及实验室研究。程序设计模块包括PLC程序设计和LabVIEW程序设计两部分。所述的PLC程序设计中，主要考虑以下两点：1.S7-300PLC定时采集Modbus通信上传的压缩机状态量，CP341-1模块安装驱动和硬件狗后设置PLC为Modbus主站，设置每250毫秒按照地址调用一次Modbus采集子程序采集一次，采集完成后将数据进行单位转换后送至对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LabVIEW和多总线技术的气源集控系统，其特征在于：包括压缩空气气源系统和集控系统，所述压缩空气气源系统包括压缩机、冷冻式干燥器、阀门和温度压力传感器，所述集控系统包括数据采集模块、信号传输模块、程序设计模块和人机交互界面模块，所述数据采集模块采集现场的压缩机、冷冻式干燥器、阀门、温度压力传感器的信号，所述信号传输模块将采集到的信号经过信号处理和协议转换后采用多种总线方式将信号传输给上位机LabVIEW。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW和多总线技术的气源集控系统，其特征在于：包括压缩空气气源系统和集控系统，所述压缩空气气源系统包括压缩机、冷冻式干燥器、阀门和温度压力传感器，所述集控系统包括数据采集模块、信号传输模块、程序设计模块和人机交互界面模块，所述数据采集模块采集现场的压缩机、冷冻式干燥器、阀门、温度压力传感器的信号，所述信号传输模块将采集到的信号经过信号处理和协议转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦威，李少波，魏强，胡佰龙，田春雨，张学伟，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11