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中控SUPCON水泥生产线仿真教学系统方案.ppt 83页
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水泥生产线仿真教学系统内容集团基本概况1、浙大中控成立于1993年2、以自动化技术和信息技术为核心技术3、业务涉及三大领域：流程工业自动化装备自动化公用工程信息化4、经营规模亿元人民币公司架构中控科技园总貌中控软件园总貌完善的质量管理体系科研背景控制理论与控制工程：全国重点学科，排名第一，“211”建设项目检测技术与自动化装置：全国重点学科，排名第一，“211”建设项目企业荣誉中国人制定的EPA国际标准领导关怀领导关怀领导关怀贯穿产品生命周期的服务管理　典型业绩江西虎山2500t/d水泥生产线典型业绩湖南印山台3×2500t/d水泥生产线典型业绩山东东华水泥公司二期5000t/d熟料生产线典型业绩浙江红狮漳平5000t/d水泥生产线及桐庐5000t/d熟料生产线水泥典型业绩内容系统构架通过搭建水泥仿真系统，模拟企业水泥的整体生产过程，通过搭建生产模型，设置相关参数、回路及计算公式，整体模拟了水泥生产线中从生料制备、煤粉制备、熟料烧成、熟料储存到水泥粉磨等环节的生产过程。实验平台设计并不是仅仅满足流程的教学需要，而是集成了流程教学、实际现场操作仿真、仪控维护仿真、预案处理仿真、控制系统教学等多重功能，覆盖工艺、仪控、电气、以及运行多工种的教学、培训与科研多重功能。系统构架功能设计生产工艺教学：教师指导学生按照指定的步骤进行生产流程控制及故障解决，学员操作步骤存入教师站及时进行分析和显示。根据不同工段划分为：水泥选粉系统模块、物料输送及自动配料系统模块、窑炉煅烧系统模块及水泥生产工艺及设备模块。当学生遇到无法解决的故障情况时，系统将给出相应的解决方案，以提示学生。可以让学生通过反复的仿真操作在整套水泥线的生产线工艺熟悉度和突发事故的处理能力上得到提升。水泥全流程演示水泥全流程演示水泥工艺流程煤磨系统生料粉磨系统生料均化系统烧成系统烧成窑头系统熟料储存系统功能设计生产操作考核：通过通讯网络对选择相应的学生机进入考试模式，教师机可以在预设的故障情况中选择相应的选项作为学生的考试用题，当教师选定好相应的预设故障时，学生机模拟考试开始，并能够将考试结果自动上传至教师站进行存储备案。系统根据操作情况自动进行评分。功能设计实现学校、企业仪控维护培训、仪控工程师高级培训：实验平台在控制系统设计上按照真实的控制系统布局与关键接口关系设计，具有实现真实输出、仿真输出、信号实验回送等功能，不但可以进行仪控设计与运用培训及操作培训，还可以进行仪控维护培训、仪控工程师高级培训，并且所有培训课程均可以实现考试需求。功能设计功能设计大屏幕模拟显示：模拟屏模式既可用于教师教学，也可用于学生实际操作。模式选择权限在教师站，教师站可以选择本机或者任意学员站与模拟屏相连，通过模拟屏展示整个水泥生产工艺过程。方案一：马赛克拼接屏，主要由马赛克瓷片、指示灯、数显仪等构建而成。特点：效果较好，成本较低方案二：三维立体模拟屏，主要由工业塑料等一些列材料按比例缩放制作成整条水泥生产线的模型，并结合相应的只是灯、数显仪等仪表设备构建而成。特点：效果直观，成本及实施周期较长方案三：等离子DLP背投显示。特点：效果很好，成本较高三维实景模拟效果图大屏幕效果图功能设计远程监控管理：采用B/S模式，进行网络发布，可在远程办公网络浏览监控系统仿真运行情况、教学情况及考试情况。内容产品特色完全采用多功能DCS控制系统：具有PLC不具备的DCS的冗余技术、模拟量处理技术、回路控制技术、数据处理技术兼具PLC高速处理、批处理等特点控制系统支持WEBSERVER、支持C编程开发内核算法等功能。具有DCS与PLC的众多优点，又不失DCS的安全特性，兼顾PLC的高速逻辑处理能力，特别是可以开放的内核开发功能，为高级运用，特别适合为教学运用提供的更多的选择与实现方法。产品特色根据实际案例制作：中控具有多年水泥企业现场实施经验，完全根据现场生产情况制作学习案例，最大程度提高系统实用性。产品特色优化动态流程界面：软件可以实现丰富的动态显示效果，可以更直观更形象的显示操作控制流程。产品特色核心数据库平台：实时数据库：记录数据位号变量设置、数据参数设置、实时数据变化及保存历史数据。关系数据库：记录操作信息、正确操作方案及系统打分情况。内容系统配置内容中控系统的行业适应性对等C/S模式系统规模安全分析系统结构异构系统的互联集成PROFIBUS接口卡FW248协议转换器I/O通讯驱动服务器DDE动态数据连接OPC实时访问MODBUS模块，如PLC系统专用的工艺联锁设计可靠性工程体系可靠性设计－全冗余架构可靠性设计—防尘设计中控DCS系统采用了机笼整体封装的形式，有效的保护I/O卡件不受尘埃的侵蚀；中控DCS机柜IP防护等级可达：室内，IP54；室外（常用作远程机柜），
正在加载中，请稍后...用户可配置驱动程序OPC/DDE 服务器 UCON驱动,ModbusTCP/PROFIBUS DP网关 ModbusTCP转DP,一个项目需要嵌入式EtherNet/IP模块,Kepware公司推出*新版本OPC服务器软件：KEPServerEX ,KEPWARE OPC软件KEPServerEX升级到V5.7,KEPServerEX的 Bristol/IP驱动 ,kepware*新发布的KEPServerEX推出Bristol/IP,通用CAN/以太网网关，CAN转以太网网关 ，通用CAN转以太网网关,CANopen转EtherNet/IP网关CANopen转Ether,CAN转EtherNet/IP 网关CAN转EtherNet/IP 网关-上海泗博自动化技术有限公司
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提供服务支持 &《电气应用》２００６年第２５卷第９期
ＤＤＥ技术在上位机与ＰＬＣ通信中的应用
李小海赵继敏
２０００３０）
（上海交通大学电气工程系
摘要介绍在工业场合中上位机与东芝ＰＬＣ通信中应用ＤＤＥ技术，ＰＬＣ和上位机ＤＤＥ服务器端软件所需要进行的设置以及客户端的编程。经现场调试证明，采用ＤＤＥ方式进行通信，稳定可靠，而且程序开发时间短，具有很高的实用性。
关键词ＤＤＥ
ＥＮ３１１通信模块
动态数据交换（Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｅｘｃｈａｎｇｅ，
【Ａ［Ａ图１
ＤＤＥ）用于在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上的两个正在运行的应用程序之间动态交换数据，它是一种在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统中基于消息的协议。动态数据交换总是发生在两个正在运行的程序之间，在这两个应用程序之间相互发送和接收命令及数据。这两个正在运行的程序分别称为客户程序和服务器程序。因此在采用ＤＤＥ技术进行通信的系统中必须要具备服务器端程序和客户端程序。
在上位机与东芝ＰＬＣ通信中采用ＤＤＥ方式需要三个步骤：①ＰＬＣ端的设置。②上位机ＤＤＥ服务器端程序的设置。③上位机客户端程序的编写。下面将分别阐述。
ＳＥＮＤ／ＲＥＣＶ指令结构图２参数Ａ的数据结构
图２中，Ａ寄存器的数据３口００Ｈ中的口根据ＥＮ３１１模块在ＰＬＣ底板上所安装插槽的位置而不同，每个Ｔ３Ｈ可支持４个ＥＮ３１１模块，根据与ＣＰＵ模块的距离从近到远分别为１。４。若只有一个ＥＮ３１１模块，口为１，即Ａ的值为３１００Ｈ。
Ａ＋１寄存器存放的是命令标示符，表明所要对ＥＮ３１１进行的操作。这里用到的命令有三条：
ＯＯＸ００１１Ｈ，对ＥＮ３１１进行复位操作。②ｏｘｏｏｆ２，
对ＥＮ３１１进行ＩＰ地址、端口等参数的设置。③０Ｘ００１３Ｈ，更改ＥＮ３１１的运行模式。
Ａ＋２到Ａ＋Ｍ为ＥＮ３１１控制参数，因不同的命令标示符ＣＭＤ而不同。
参数Ｂ为指令执行结果，其数据结构如图３所示。在执行ＳＥＮＤ或ＲＥＣＶ指令后，指令执行状态会保存在寄存器Ｂ中，可以通过查询Ｂ寄存器中各位的值来判断指令是否成功执行。
ＰＬＣ的配置
此应用中采用的ＰＬＣＣＰＵ模块为Ｔｏｓｈｉｂａ
ＰＲＯＳＥＣ
Ｔ３Ｈ。通信模块采用ＥＮ３１１。?
通过ＥＮ３１１通信模块，Ｔ３Ｈ可以和上位机或其他的Ｔ３Ｈ／Ｔ２Ｎ控制站进行数据交换，实现１０Ｍｂｉｔ／ｓ的通信速率，并且可以非常方便地建立局域网，实现一个计算机信息监控系统。
在此应用中，为了使ＥＮ３１１模块能够正常运作，需要对ＥＮ３１１模块进行ＩＰ地址和端口号的配置，并且设置其运行模式。其中，对ＥＮ３１１模块、进行参数配置时，只需要使用到两条控制指令，即可完成ＣＰＵ对ＥＮ３１１的所有控制。这两条指令为ＳＥＮＤ和ＲＥＣＶ，指令格式如图１所示。
指令中参数Ａ的数据格式如图２所示，Ａ表示ＰＬＣ中的寄存器。
Ｓｈａｍｓ
Ｄｅｔａｉｌｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
图３参数Ｂ的数据结构
利用ＳＥＮＤ和ＲＥＣＶ指令对ＥＮ３１１进行各种操作的具体情况如下。
（１）对ＥＮ３１１进行复位操作。
在复位操作中，参数Ａ只需要两个寄存器，寄存器Ａ的值为３口００Ｈ，寄存器Ａ＋１中的ＣＭＤ标示符的值为００１１Ｈ。
《电气应用》２００６年第２５卷第９期
ＤＤＥ技术在上位机与ＰＬＣ通信中的应用
例：ＥＮ３１１安装在第一个插槽，通过开启Ｒ０５０１触点来对ＥＮ３１１进行复位。其中寄存器Ａ和Ａ＋１的分配为ＲＷｌ００与ＲＷｌ０１，参数Ｂ和Ｂ＋１的寄存器分配为ＲＷ４００与ＲＷ４０１。
ＰＬＣ梯形图如图４所示。
改变ＥＮ３１１的运行模式，使ＥＮ３１１处于工作状态。
其工作模式需要读取ＳＷ寄存器来获取。其中，ＳＷ寄存器的Ｆ位表示ＥＮ３１１模块的故障模式，其值为１表示ＥＮ３１１模块故障。Ｅ、Ｄ、Ｃ位
ｌＬｌ卜……一～一一一一一一一一一一●卜一
／＊Ｒｅｓｅｔｒｅｑｕｅｓｔ＊／
Ⅲ∞６０ｌ
ＩＲ０５０ｌＲ０６０ｌ
表示初始化模式、待机模式和运行模式，通过设置
这３位的值（１或０）可设置ＥＮ３１１模块的运行模
式。另外，ＳＷ寄存器的第５、４位为消息传送使能位和Ｓｏｃｋｅｔ方式使能位，可通过设置这两位的状态来决定ＥＮ３１１的通信方式。
改变ＥＮ３１１运行模式时参数Ａ需要三个寄存
２÷１Ⅶ１２５４４
ＭｏＶＲｗｌｏｏ】［０００１７ＭｏＶＲｗｌ０１卜－－－－－Ｉ
：／＊ＤｅｓｉｇｎａｔｅｓｔｈｅｍｏｄｕｌｅａｎｄｓｅｔｓｔｈｅＣＭＤｎｕｍｂｅｒ．＋／
＋［ＲＷｌ００ＳＥＮＤＲｗ４００】【ＲＳＴ
／＋ＲｅＳｅｔｓｒｅｑｕｅｓｔ＊／
Ｒ０５０１卜一…一一
图４ＥＮ３１１复位操作梯形图程序示例
器，寄存器Ａ的值为３口００Ｈ，寄存器Ａ＋１中的ＣＭＤ标示符的值为００１３Ｈ，Ａ＋２中保存ＥＮ３１１运行模式命令，如１０３０Ｈ，表示允许消息传送和Ｓｏｃｋｅｔ通信，并设置ＥＮ３１１进入运行模式。ＰＬＣ梯形图可根据图４的例子编写。
（２）设置通信参数，包括设置本地ＩＰ地址和发送接收端口号。（注：ＥＮ３１１所能使用的端口号为１０２４—６５５３５。）
在此步骤中，参数Ａ需要用到５个寄存器。寄存器Ａ的值为３口００Ｈ，寄存器Ａ＋１中的ＣＭＤ标示符的值为００１２Ｈ，Ａ＋２和Ａ＋３寄存器中保存ＥＮ３１１模块的ＩＰ地址，Ａ＋４保存端口号。
ＥＮ３１１中，ＩＰ地址的转换和存储次序比较特殊，下面将以一个例子，来说明其设置方法。
例：ＥＮ３１１模块的ＩＰ地址为１３３．１１３．９０．１０，端口号为１０２５。
先把ＩＰ地址和端口号转换成十六进制数，即ＩＰ地址为８５Ｈ．７１Ｈ．５ＡＨ．０ＡＨ，端口号为０４０１Ｈ。然后把ＩＰ地址的第一字节保存到Ａ＋２寄存器的低八位，第二字节保存在Ａ＋２寄存器的高八位，第三字节保存在Ａ＋３寄存器的低八位，第四字节保存在Ａ＋３寄存器的高八位，端口号保存在Ａ＋４寄存器中，如图５所示。
参数Ａ的值
ＡＡ＋ｌＡ＋２
３上位机ＤＤＥ程序的设置
通过上面的叙述，ＰＬＣ端已经完成通信设置，并且进入运行模式，等待上位机的数据和命令请求。接下来的工作是ＤＤＥ服务器端程序的设置及客户端程序的编写。
ＤＤＥ机制是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的消息机制。两个Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序通过相互之间传递ＤＤＥ消息进行ＤＤＥ会话，从而完成数据的请求、应答、传输。这两个应用程序分别称为ＤＤＥ服务器和ＤＤＥ客户端。客户程序把所需要的数据（如应用程序、主题）通过一条消息（ＷＭ—ＤＤＥ—ＩＮＩＴＩＡＴＥ）传播给当前运行的所有Ｗｉｎｄｏｗｓ程序。而拥有这些数据的ＤＤＥ服务器可以响应这条被传播的消息。应
寄存器分配ＲＷｌｌ０
ＲⅣ１１ｌ
用程序、主题、项目是ＤＤＥ消息中三个最基本的概念。由于采用ＤＤＥ方式进行通信，需要有一个服务端程序和一个客户端程序。因此下面将分两个部分分析。
（１）服务端程序的设置
以ＤＤＥ进行通信的时候，服务端程序可以使
３１００Ｈ００１２Ｈ
７１８５Ｈ０Ａ５ＡＨ
ＲＷｌｌ２ＲＷｌｌ３ＲＷｌｌ４寄存器分配
Ａ＋３Ａ＋４
０４０１Ｈ
参数Ｂ的值
用Ｔｏｓｈｉｂａ提供的Ｔ—ＰＳＶ软件。Ｔ—ＰＳＶ软件能
够根据编写的配置文件从ＰＬＣ上采集和传送所需要数据，然后和其他Ｗｉｎｄｏｗｓ中支持ＤＤＥ的客户端程序进行数据交换，如Ｅｘｃｅｌ。
图５设置ＩＰ地址和端Ｉ：１号的参数值与寄存器配置
然后，再根据图４的例子编写梯形图，即可完成ＩＰ地址的端口号的配置。
（３）对ＥＮ３１１进行复位和参数设置后，必须一５２一
Ｔ—ＰＳｖ软件的界面如图６所示。
Ｔ—ＰＳｖ需要建立一个配置文件才能工作。这
ＤＤＥ技术在上位机与ＰＬＣ通信中的应用图６
Ｔ—ＰＳＶ主界面
里所指的配置文件是ＣＳＶ格式的，可利用Ｅｘｃｅｌ进行编辑。其中，配置文件必须含有以下信息：①ＰＬＣ连接方式（以太网方式或串行方式）。②采用串行方式的时候，所使用的通信参数（波特率、校验位等）。③网络连接超时和更新数据时间。④ＰＬＣ的信息（如ＩＰ地址、ＰＬＣ型号等）。⑤ＤＤＥ项目，即交换数据的变量标签（包括项目名称、对应的ＰＬＣ寄存器、数据刷新周期等）。
在Ｔ—ＰｓＶ安装完成后，在安装目录下会有一个配置文件的范例，文件名为Ｓａｍｐｌｅ．ＣＳＶ。可以根据范例修改其中的参数，即可应用于不同的项目中去。
在编写配置文件后，在Ｔ—ＰＳＶ中加载配置
文件。当Ｔ—ＰＳＶ采集寄存器数值时，会根据配置文件中的变量标签，自动地把所要采集的寄存器值从ＰＬＣ读到内存中，供ＤＤＥ客户端读取。
（２）客户端程序
在此应用中，采用Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ６．０进行ＤＤＥ客户端程序的编写。在Ｃ＋＋Ｂｕｉｌａｅｒ中，已经提供了ＤｄｅＣｌｉｅｎｔＣｏｎｖ和ＤｄｅＣｌｉｅｎｔＩｔｅｍ两个控件用于编写ＤＤＥ客户端程序。
ＤｄｅＣｌｉｅｎｔＣｏｎｖ控件的作用主要是在ＤＤＥ服务器端和客户端之间建立一个会话，因此在其属性中需要设置ＤＤＥ会话的应用程序名、主题和项目。其中，属性ＤｄｅＳｅｒｖｉｃｅ指定一个ＤＤＥ服务程序名，通常是服务程序的执行文件名，包括路径，但不需
、要包括．ＥＸＥ扩展名。在本应用中，由于采用Ｔ—
ＰＳＶ作为ＤＤＥ服务器端，要求设置为“ＰｌｃＳｒｖ”；属性ＤｄｅＴｏｐｉｅ设置ＤＤＥ会话的主题，在此应用中统一设置为“Ｔ”。
ＤｄｅＣｌｉｅｎｔＩｔｅｍ控件的作用为设定所要通信的项目，因此在其属性中ＤｄｅＣｏｎｖ设置为ＤｄｅＣｌｉｅｎｔ—
《电气应用》２００６年第２５卷第９期
Ｃｏｎｖ控件的名称，作为会话的标示，并且在ＤｄｅＩｔｅｍ属性中设置ＤＤＥ会话的项目，即所需要
读取的寄存器的标签名称（在Ｔ—ＰＳＶ的配置文
件中设置），之后即可在服务器端程序和客户端之间建立连接。
然后，可通过Ｄｄｅｃｌｉｅｎｔｃｏｎｖ控件中的Ｐｏｋｅ—Ｄａｔａ函数，向ＰＬＣ的相应寄存器中写数据，函数原型如下：
ｂｏｏｌ—ｆａｓｔｃａｌｌＰｏｋｅＤａｔａ（ｃｏｎｓｔ
Ｓｙｓｔｅｍ：：Ａｎ—
Ｉｔｅｍ，ｃｈａｒ＊Ｄａｔａ）
也可以通过ＲｅｑｕｅｓｔＤａｔａ函数，从ＰＬＣ中读取所需要的寄存器中的数据，函数原型如下：
ｃｈａｒ＊一ｆａｓｔｃａｌｌＲｅｑｕｅｓｔＤａｔａ（ｅｏｎｓｔ
Ｓｙｓｔｅｍ：：
ＡｎｓｉＳｔｒｉｎｇ
Ｉｔｅｍ）
从上面的介绍可以看出，采用Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ开发环境，利用上述的两个函数可以很方便的完成ＤＤＥ客户端的编写，提高工程开发效率。
经现场调试证明，在工业生产过程完成数据采
集和生产状况监控的任务中采用ＤＤＥ方式进行通信，稳定可靠，而且程序开发时问短，具有很高的实用性。
陈灿煌．Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ６彻底研究［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００３．
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＤＥＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅ
ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎＩＰＣａｎｄＰＬＣ
ＣｈｅｎＸｉｎ
（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
ＴｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＴｏｓｈｉｂａＥＮ３１１ｍｏｄｕｌｅａｎｄｔｈｅ
ｐｒｏｇｒａｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＩＰＣａｎｄ
ＰＬＣｂａｓｅｄ
ＤＤＥｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ
ｎｌｎｏｎ
ｔｈａｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｈａｓｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｓｔａｂｌｅｒｕｎｎｉｎｇ，
ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｌｏｗｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｉｍｅ—ｃｏｎｓｕｍｉｎｇａｎｄｈｉｇｈ
ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．ＤＤＥ
ＥＮ３１１ｍｏｄｕｌｅ
收稿日期：２００６—０３—０３
ｓｉＳｔｒｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅＫｅｙｗｏｒｄｓ
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