CN201126539Y - 基于现场总线的程序测试模拟设备 - Google Patents

Abstract

一种基于现场总线的程序测试模拟设备，包括第一控制主站，第二控制主站，第一、第二和第三触摸屏，第一控制主站，用于采集现场总线中各传感器、接触器、变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸的动作；第二控制主站，以第一控制主站的输出信号为输入信号的模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等状态信息和输送机设备运行状态的模拟程序，第一触摸屏，用来显示输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警等；第二触摸屏，用于模拟实际输送机设备各电机、汽缸等运行状态，第三，模拟现场控制柜上的操作按钮、现场操作盒的操作按钮的操作。本设备可以代替现场实际输送机的庞大工程，方便测试工作。具有简洁性、方便性、经济性等特点。

Description

基于现场总线的程序测试模拟设备

技术领域

本实用新型涉及一种基于现场总线的程序测试模拟设备，尤其是一种用于输送机设备的模拟运行程序的检测，在程序应用于输送机设备之前的程序测试模拟设备。

背景技术

传统的输送机设备的调试工作，都必须在设备完成施工安装后，方可进行。这样，在不能确保程序无误的情况下，也就不能确保设备的调试周期和安全性。输送机流水线体一般比较长，现场调试时各设备的运行不容易控制，需要人员观察各个个体设备的动作运行，确认设备动作的合理性和安全性，在设备出现误动作时及时人为停止动作，然后做出相应程序调整，这样做费时费力。且输送机设备比较昂贵时，若程序出现失误，可能会造成设备的损伤，增加工程成本。在追求工程质量、效率和降低工程成本的时候，传统的输送机设备调试方法显然已经不能适应。

现场总线，是连接控制系统中现场装置的双向数字通讯网络，它是安装在现场设备/仪表与自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通信的数据总线。现场总线发展迅速，目前已开发出如Interbus、Bitbus、Profitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、P-Net、FIP、ISP、CC-Link等40多种现场总线。且现场总线是一个开放性的协议，易于使用于各种设备之间的通信。

如今，输送机设备日渐趋于复杂化，自动化程度大幅提高，对控制程序的要求也更加复杂、烦琐。控制程序很难不出现错误，这就需要一种设备来测试程序的可行性。

为确保人身和设备的安全，在控制程序中会编制很多的异常信息，如：传感器、接触器、变送器等的故障信息。若在实际的输送机设备上调试，很多故障信息出现时会对设备造成伤害，故不能一一的人为的制造出来，不能检测这些故障信息是否正确，在实际运行时，能否准确检测出。不能准确的判断出程序的严谨性。

控制程序的主要作用就是控制输送机设备按照设计的要求进行动作。在输送机现场进行时，由于设备比较庞大、很多传感器和接触器等隐藏在人不易观察的地方，不方便调试人员做出直接、准确的判断。因此，调试人员就需要一种更直观、简洁的方法，用来检测和完善控制程序。

输送机设备分布比较广，有时个体设备与自动控制装置之间的距离达到几百米。如调试人员发现此个体设备的动作不符合设计要求，需要返回自动控制装置处完善程序，这就耗费了大量的时间和精力、体力，而且有时不能直观的观测到异常现象发生的实际情况。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题，提出一种直观、简洁的测试程序的模拟设备，将程序的检测与完善从工业现场转移到一个简易的工作平台上来。

本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，包括第一控制主站PLC1，至少一个第二控制主站PLC2，至少一个第一触摸屏以及第二、第三触摸屏，其中：

第一控制主站PLC1，用于采集现场总线中各传感器、接触器、变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸的动作；

至少一个第二控制主站PLC2，以上述第一控制主站PLC1的输出信号为输入信号的模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等状态信息和输送机设备运行状态的模拟程序，用于执行模拟设备的运行；

至少一个第一触摸屏，用来显示输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，总线上的各种诊断信息、各操作盒的操作模式，各传感器、接触器、变送器、阀门的状态；

第二触摸屏，用于模拟实际输送机设备各电机、汽缸等运行状态，模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等的状态信息，监视输送机线体上所生产的产品的载体的运行位置；

第三，模拟现场控制柜上的操作按钮、现场操作盒的操作按钮的操作。

本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，其中第一控制主站PLC1和第一块触摸屏之间采用Profitbus现场总线进行数据通信，第一控制主站PLC1和至少一个第二控制主站PLC2之间采用NET/H总线连接。

本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，其中至少一个第二控制主站PLC2和第二触摸屏之间采用Interbus总线连接，第二控制主站PLC2和第三触摸屏之间采用Profitbus总线连接。

本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，其中包括两个第二控制主站PLC2，两个第一触摸屏，用于模拟检测两条相关的设备。

本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，其中第二个第二控制主站PLC2和第二个第一触摸屏之间采用Profitbus总线连接。

本实用新型使用Profitbus、Interbus和NET/H总线连接，实现触摸屏与控制控制主站PLC的数据交换，组成一套模拟输送机现场设备运行、检测控制程序、故障测试、动作测试等的工作平台。

本实用新型的优点和积极效果在于，可以代替现场实际输送机的庞大工程，仅使用两套控制主站PLC系统和三台触摸屏即可完成在工程现场所要求完成的工作，还可以方便的、人为的完成控制程序中所有启动程序、动作程序、异常程序等的测试工作。具有简洁性、方便性、经济性等特点，是传统程序测试方法不可比拟的，因此具有广泛的使用领域和实用价值。

传统的程序测试方法必须搭建一定的实物平台，需要采购大量的空气开关、传感器、接触器、变送器、阀门、电机、汽缸等元器件，有大量的现场接线盒、操作盒需要安装，需要大量的电缆给现场元器件供送电源，需要大量的通信电缆在控制主站PLC系统中的CPU与各现场模块之间进行通信，因此实现起来比较烦琐，测试程序所需要的成本大幅度提高，不利于公司提高效益。

本实用新型只需两套控制主站PLC和三台触摸屏即可满足上述测试控制程序所需要的一切条件，还可以简洁方便的给出或屏蔽测试控制程序时根据测试要求需要或不需要的信号，可以获取更多的设备信息。不需要采购多余的元器件，不需要安装现场接线盒和现场操作盒，不需要大量的电缆和通信电缆进行连接，降低的控制程序测试成本，系统调试也更加灵活方便。因而有着较大的应用范围。

在使用现场实际输送机设备时，某些极端的输送机设备运行状态，考虑到设备的安全性和工程的经济性，不能进行测试，则无法保证控制程序在实际运行中，遇到某些极端的运行状态时，是否能根据预想做出相应处理方案。而在本实用新型中则可以完成任何可能发生的输送机设备运行状态的测试工作，而且可以根据本实用新型模拟出的某些在控制程序未体现出的异常状态，因此根据模拟输送机设备的运行也可以反过来更加的完善控制程序。

在使用现场实际输送机设备测试程序时，有很多的不可预见的因素可能会影响调试工作，如：电缆或通信电缆接头的松动，传感器、接触器的动作异常等，可能会使调试者做出误判断，影响调试的进程和调试的可靠性。而在本实用新型中可以完全的避免类似情况的发生，因为本实用新型完全不需要各类元器件、电缆、通信电缆等的支持，就可以在一套模拟用控制主站PLC，一块模拟设备运行的触摸屏，一块模拟现场控制柜、现场操作盒的触摸屏组成的模拟系统和由一套实际设备的控制主站PLC，一块实际设备监视现场各类信息的触摸屏组成的现场控制系统，两套系统组成的程序测试模拟设备中完成测试。无须其它各种器件、电缆等的支持。

本实用新型便于扩展，当需要同时测试两条相关的输送机设备时，只需增加一套用来模拟采集现场各传感器、接触器，变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸动作的控制程序的控制主站PLC，一台显示输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警、纪录故障点、总线上的各种诊断信息、各操作盒的操作模式，各传感器、接触器、变送器、阀门的状态等内容的触摸屏，即可完成扩展。扩展时，两套用来采集模拟现场各传感器、接触器，变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸动作的控制程序的控制主站PLC使用NET/H现场总线连接。

附图说明：

图1是本实用新型程序测试模拟设备组成的示意图；

图2是本实用新型程序测试模拟设备扩展的组成示意图；

具体实施方式

本实用新型基于Profitbus、Interbus和NET/H现场总线，用两套控制主站PLC和三台触摸屏实现模拟实体设备运行，并模拟出各种故障，检测和完善控制程序。需要同时测试两条相关的输送机设备时，只需增加一套用来采集现场各传感器、接触器，变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸动作的控制程序的控制主站PLC，一台显示输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警、纪录故障点、总线上的各种诊断信息，各操作盒的操作模式，各传感器、接触器、变送器、阀门的状态等内容的触摸屏。控制主站PLC与触摸屏之间采用NET/H现场总线连接。如图1所示，本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，包括第一控制主站PLC1，第二控制主站PLC2，第一触摸屏GOT1、第二触摸屏GOT2以及第三触摸屏GOT3，其中：

第一控制主站PLC1，用于采集现场总线中各传感器、接触器、变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸动作，即为要测试的程序；

第二控制主站PLC2，以上述第一控制主站PLC1的输出信号为输入信号的模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等状态信息和输送机设备运行状态的模拟程序，用于执行模拟设备的运行，其为测试上述程序用的程序；

第一触摸屏GOT1，用来显示输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，总线上的各种诊断信息、各操作盒的操作模式，各传感器、接触器、变送器、阀门的状态等内容，即为用于显示所测试的程序的主画面；

第二触摸屏GOT2，用于模拟实际输送机设备各电机、汽缸等运行状态，模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等的状态信息，监视输送机线体上所生产的产品的载体的运行位置，为测试程序用的触摸屏GOT2；

第三，模拟现场控制柜上的操作按钮、现场操作盒的操作按钮的操作，即为测试动作的操作GOT。因为本套测试平台的基本思想是变实际输送机控制PLC中的输出信号为本平台的输入信号，变实际输送机控制PLC中的输入信号为本平台的输出信号，所以本触摸屏可以强制输出模拟程序的信号，即现场输送机控制程序的输入信号。

两套控制主站PLC和三台触摸屏的连接方法见图1。

CPU上只有一个Profitbus数据线插孔，所以本模拟系统采用配置H网模块，使用NET/H和Interbus现场总线来实现各设备之间的通信。

以下说明本实用新型的各组成设备的主要作用和各设备之间的连接方式：

1、第一触摸屏GOT1和第一控制主站PLC1之间采用Profitbus现场总线进行数据通信，该触摸屏上主要显示现场实际控制程序的能体现各个空气开关、传感器、接触器、变送器、阀门、电机、汽缸等元器件输入/输出信号的状态和各种软元件的状态与计数情况。

第一控制主站PLC1系统则是根据第二控制主站PLC2通过NET/H现场总线传输过来的信号执行控制程序，并与第一触摸屏GOT1进行实时数据交换。

2、第一控制主站PLC1用来执行控制程序，控制程序的启动、动作条件的成立、异常故障的报出等，都是通过与第二控制主站PLC2的数据交换实现。实际，就相当于在现场与实际输送机设备进行现场数据信号的采集和发出相应指令。

3、第二控制主站PLC2用来执行模拟程序，根据第三触摸屏GOT3模拟的现场控制柜上的操作按钮、现场操作盒的操作按钮的操作、强制输出或屏蔽的输入/输出信号，执行相应的模拟程序步骤，和第一控制主站PLC1通过NET/H现场总线进行数据交换，达到现场实际第一控制主站PLC1系统与现场实际输送机设备同样的控制和检测效果。

并与第二触摸屏GOT2通过Interbus现场总线进行数据通信，使得第二触摸屏GOT2能够实时监视、显示模拟输送机设备的运行状态和输送机线上所生产的产品载体的运行位置。达到与在实体现场观察同样的效果。

4、第二触摸屏GOT2模拟实际输送机设备各电机、汽缸等运行状态，监视输送机线体上所生产的产品载体的运行位置。其电机、汽缸等器件的运行状态和模拟的输送机线体上所生产的产品载体的运行位置是根据第二控制主站PLC2的执行情况决定的。它能直观的显示第二控制主站PLC2根据第一控制主站PLC1控制程序的执行情况与第三触摸屏GOT3模拟的控制柜操作按钮和操作盒操作按钮的操作情况，所作出的模拟输送机设备的运行状态和现场控制柜与操作盒的状态。实现了在一块触摸屏中监视整个输送机设备的所有状态，使信息量大量集中。

5、第三触摸屏GOT3是模拟现场控制柜上的操作按钮、现场操作盒的操作按钮的操作。并可以以与第一控制主站PLC1输出信号相反的形式发出强制信号(即：本触摸屏强制发出的输出信号，实际上是第一控制主站PLC1控制程序中的输入信号)，以达到检测信号点、强制做出控制程序输出信号的条件、测试控制程序中编制的异常故障信息。

在此触摸屏上可以完成控制柜上的线体启动、手动操作、异常警报停止、故障复位等操作和现场操作盒的手动操作，现场各个体设备的手动操作。并通过第二控制主站PLC2的判断执行，和与第一控制主站PLC1的数据交换，分别在两台触摸屏中显示模拟输送机设备运行的状态和显示现场实际控制程序的能体现各个空气开关、传感器、接触器、变送器、阀门、电机、汽缸等元器件状态。

如图2所述，为需要同时测试两条相关的输送机设备时，程序测试模拟设备的连接方法。

参见图2，第四触摸屏GOT4是用来显示第二条输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，总线上的各种诊断信息，各操作盒的操作模式，各传感器、接触器、变送器、阀门的状态等内容。

第三控制主站PLC3执行第二条输送机设备的控制程序，通过NET/H现场总线与第一控制主站PLC1连接。这样，三套控制主站PLC形成一个网络。

第三控制主站PLC3控制程序的执行方法与第一控制主站PLC1一样，也是通过NET/H现场总线与第二控制主站PLC2进行数据交换。

而且，两条相连的输送机设备之间的连锁信号也可以通过本实用新型进行测试和运行判断。

此程序测试模拟方案经济适用、先进合理、安全可靠，便于管理。多种现场总线的应用，解决了一设备与多种不同设备之间进行数据通信困难的问题。使程序测试更加简洁、直观、易于判断，杜绝了因程序执行失误造成的不必要损失。

程序的测试更加智能化，通过观察模拟的输送机设备运行，更能直观的观察出各设备动作的必要条件，减少失误。能简单的、人为的做出输送机设备运行的异常情况，测试控制程序是否做出相应动作，异常故障诊断更加完善。

综述以上优点，此实用新型必能使用户受益。

Claims (5)

1、一种基于现场总线的程序测试模拟设备，包括第一控制主站(PLC1)，至少一个第二控制主站(PLC2)，至少一个第一触摸屏以及第二、第三触摸屏，其特征在于：

第一控制主站(PLC1)，用于采集现场总线中各传感器、接触器、变送器、阀门等状态信号并输出信号控制各电机与汽缸的动作；

至少一个第二控制主站(PLC2)，以上述第一控制主站(PLC1)的输出信号为输入信号的模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等状态信息和输送机设备运行状态的模拟程序，用于执行模拟设备的运行；

至少一个第一触摸屏，用来显示输送机设备运行状态、运行参数、自动故障报警，纪录故障点，总线上的各种诊断信息、各操作盒的操作模式，各传感器、接触器、变送器、阀门的状态；

第二触摸屏，用于模拟实际输送机设备各电机、汽缸等运行状态，模拟实际传感器、接触器、变送器、阀门等的状态信息，监视输送机线体上所生产的产品的载体的运行位置；

第三，模拟现场控制柜上的操作按钮、现场操作盒的操作按钮的操作。

2、根据权利要求1所述的基于现场总线的程序测试模拟设备，其特征在于第一控制主站(PLC1)和第一块触摸屏之间采用Profitbus现场总线进行数据通信，第一控制主站(PLC1)和至少一个第二控制主站(PLC2)之间采用NET/H总线连接。

3、根据权利要求1或2所述的基于现场总线的程序测试模拟设备，其特征在于至少一个第二控制主站(PLC2)和第二触摸屏之间采用Interbus总线连接，第二控制主站(PLC2)和第三触摸屏之间采用Profitbus总线连接。

4、根据权利要求1所述的基于现场总线的程序测试模拟设备，其特征在于包括两个第二控制主站(PLC2)，两个第一触摸屏，用于模拟检测两条相关的设备。

5、根据权利要求1或4所述的本实用新型基于现场总线的程序测试模拟设备，其中第二个第二控制主站PLC2和第二个第一触摸屏之间采用Profitbus总线连接。

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