基于組態王和PLC的實驗室通風監控系統

章盼梅

【摘 要】本文綜合分析實驗室建設的案例，設計出一套基于組態王和PLC的實驗室通風監控系統，該系統采用目前先進的國產組態軟件亞控科技的組態王和西門子PLC控制器，能夠實時的監測實驗室的各種參數。介紹了該系統的構建方式，提出了實驗室通風和安全的措施。

【關鍵詞】組態王；西門子PLC；實驗室通風

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，各行各業的實驗室建設也迅速發展，如大學的物理實驗室、電工電子實驗室，醫療手術實驗室等。在實驗室發展的同時，現代化、數字化、智能化是實驗室的一個發展方向。而當前有些危險性的實驗室，如劇毒、易燃易爆的實驗室場所需要一套智能的監控系統來保證實驗室的安全。本文設計系統上位機是采用北京亞控的組態王KingView7.5，下位機采用西門子PLC S7-300，它能夠實時有效的監控實驗室的各類數據，保證實驗室的安全。

1 組態王上位機監控軟件

組態王軟件通過技術人員的二次開發，可以實現工藝流程圖、主要設備一覽、用戶管理、報警一覽、儀表參數檢測等畫面。在用戶管理界面中，分為游客、操作者、管理者和設計人員共四個用戶，每個用戶都有自己的權限，游客權限最低，只可以觀看畫面；操作者權限高一點，可以控制設備的啟停；而設計人員的權限是最高的，可以在軟件上進行一切的操作。KingView7.5是亞控上位機的最高版本，應用范圍廣，是目前主流的一款國產軟件，具有功能強大、價格低廉等優點。提供了生產操作的過程可視化、數據采集和數據監視。它可以精確地監視控制生產過程，并優化生產設備和實驗室資源管理。它運用了直觀的圖形工具，應用軟件平臺具有圖形支持軟件、人機友好接口，并支持各種標準接口及環境。當系統中的相關設備出現故障時，現場的設備會快速的探測出數據，立即傳輸到PLC中央處理器處理，把相關的處理信號反應到上位機上，發出報警信號，操作人員能夠快速的發現故障，減少設備的損壞，防止事故的發生。

2 西門子PLC

中央監控操作站與現場PLC通訊，趨勢、報警、報表、數據庫連接等，主要完成實驗室通風生產過程資料的處理、工藝設備的監控和管理任務。本設計方案的控制器是采用德國西門子PLC S7-300，它是當前國內用的最廣泛、市場率最高的一款工業控制器。通過無與匹敵的處理能力和驚人的存儲能力，它可以加入更多的診斷和各類數據。它具有可靠性高、可擴展性號，能夠在高溫、震動、粉塵污染等條件下穩定的運行，是專門為復雜的工業環境設計出來的一套控制器，特別適用于實驗室等復雜工業環境領域。由于其集成分布式體系結構的能力，S7-300 為基礎設施項目提供了理想的解決方案，特別是在實驗室通風設計系統中。目前，西門子PLC全部采用模塊化設計，一個完整的PLC控制器具有電源模塊、CPU模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊。而這些模塊全部都安裝在一個機架上，能防止設備震動帶來的模塊松動。它模塊化的設計，能夠讓設計人員更加方便的檢修，快速的判斷故障的所在。同時，電源模塊和CPU模塊中，也有相應的指示燈，當有模塊損壞時，相應的等會閃爍進行報警，和系統上位機組成冗余的報警系統，防止設備的損壞。

3 實驗室通風監控系統

本監控系統參照DCS系統構架的設計原則，用組態王二次開發成實驗室通風的監控軟件平臺，下位機采用西門子PLC中央控制器，利用軟件對PLC進行編程。軟件和硬件功能完善，具有透明工廠的體系結構，系統經濟性能好、維護簡單、人機接口友好、系統便于控制、與其它系統連接簡便。在系統的架構上，采用上位機集中管理，下位機對各個控制器分散的控制，利用計算機數據庫對資源進行共享的理念，構建了中央控制系統、下位機控制器、軟件數據庫三級的架構層。每層之間的數據通過OPC進行連接，實現了數據的實時共享，各類參數儀表的快速反應。通過監控系統構成一個具信息化、綜合化的自動化管理系統，構建成一個安全、實用、經濟、高效、先進的自動化監控管理系統。系統中采用先進的儀表，能夠快速靈敏的檢測各類參數，實時的傳送到PLC控制器中，儀表輸出信號與PLC良好兼容，既能現場數字顯示，同時也能在中控上位機上體現出來。本方案中有著完善的自動控制系統和儀表檢測系統，能充分保證整個實驗室通風系統良好地運行。系統架構如圖1所示。

4 結語

組態王KingView7.5是目前國產軟件中先進的主流的監控平臺，西門子PLC是當前國內應用最為廣泛的一款PLC控制器，兩者結合組成的監控系統，穩定性好、反應速度快，操作簡便，特別適合運用于實驗室檢測控制系統。實驗數據表明，該系統運行了一段時候后，安全穩定可靠，有一定的推廣價值。

【參考文獻】

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