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現(xiàn)代通訊技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用
現(xiàn)代通訊技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用
在某廠帶材機(jī)組改造項(xiàng)目中，采用了多臺(tái)西門子6SE70及MDV變頻器。前者用于對生產(chǎn)線上主傳動(dòng)電機(jī)如開卷機(jī)、卷取機(jī)、輥道供電，而后者用于控制系統(tǒng)中一些輔助電機(jī)，如干燥、冷卻風(fēng)機(jī)水泵等。另外，控制系統(tǒng)還需要對生產(chǎn)工藝中的干燥溫度、油壓力、水流量進(jìn)行控制。現(xiàn)場設(shè)備分布范圍較廣，設(shè)置了兩個(gè)主電室，一個(gè)主控臺(tái)，兩個(gè)輔控臺(tái)。如果采用傳統(tǒng)的控制方式，則不可避免地產(chǎn)生大量的布線工作量，同時(shí)也給今后的系統(tǒng)維護(hù)及故障排除增加難度。為此，我們采取了以下控制方案：
一、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)，分別為監(jiān)控層、控制層、執(zhí)行層，如下圖所示。采用工業(yè)以太網(wǎng)及PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)將監(jiān)控設(shè)備連接起來，構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定，易于擴(kuò)充的硬件環(huán)境（如圖一）。
1、監(jiān)控層配置
設(shè)置一個(gè)IO服務(wù)器、兩個(gè)操作員工作站，分別位于三個(gè)操作臺(tái)上，操作人員通過它們設(shè)置及監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。另設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用以存儲(chǔ)工藝流程參數(shù)及生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)。幾個(gè)計(jì)算機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)連接，形成一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的統(tǒng)一解決方案。
系統(tǒng)運(yùn)行的軟件平臺(tái)采用WINDOWS NT+WINCC組態(tài)軟件，運(yùn)用圖形化的方式提供強(qiáng)大的控制功能，具有統(tǒng)一的操作、運(yùn)行界面，同時(shí)便于系統(tǒng)的再開發(fā)與維護(hù)。
2、控制層由以西門子S7 PLC為中心的PRIFIBUS－DP現(xiàn)場總線構(gòu)成。
PROFIBUS是一種開放式的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，其中DP是為自動(dòng)化系統(tǒng)與分布式的外圍設(shè)備或現(xiàn)場設(shè)備而設(shè)計(jì)的。傳輸介質(zhì)采用屏蔽雙絞線，系統(tǒng)采用總線式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各設(shè)備采用總線接插件連入總線，數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5MBbps。
S7 PLC在我們的方案中為主設(shè)備，它有總線訪問的權(quán)限，可以讀取或改寫從設(shè)備變頻器、ET200遠(yuǎn)程IO的狀態(tài)，從而達(dá)到控制和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的。
3、執(zhí)行層
為了降低電纜成本,使系統(tǒng)具有靈活的可擴(kuò)展性，我們采用五套ET200 遠(yuǎn)程IO，并在設(shè)備旁就近安裝?，F(xiàn)場的行程開關(guān)、接近開關(guān)、電磁閥等開關(guān)量直接進(jìn)入遠(yuǎn)程IO控制箱，模擬信號也在本地通過AD模板轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過現(xiàn)場總線電纜傳遞至主PLC。
為了使6SE70及MMV變頻器能夠連入DP網(wǎng)，分別需要一塊CBP和CB15通訊板。此板具有一DP接口，能對總線信號進(jìn)行光電隔離，并有短路保護(hù)，通過雙口RAM與調(diào)速器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
二、系統(tǒng)功能
1、操作人員通過人機(jī)交互控制整條生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)、參數(shù)、實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)都通過畫面顯示出來，并作為歷史數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。
2、故障處理。自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，對異常情況如變頻器故障、電機(jī)過熱、斷帶、油壓異常等進(jìn)行報(bào)警，并存儲(chǔ)報(bào)警記錄。
3、自動(dòng)控制各主傳動(dòng)電機(jī)之間的速度、張力的大小，風(fēng)機(jī)、油泵的啟停、閥門的開閉。
4、幫助畫面。對系統(tǒng)的使用提供指導(dǎo)。
5、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫管理，并可查詢及打印相關(guān)數(shù)據(jù)。
三、系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢
1、三個(gè)操作臺(tái)之間的聯(lián)系均通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在每個(gè)操作點(diǎn)上都可以瀏覽整個(gè)生產(chǎn)線上的過程信息，操作方式較之傳統(tǒng)方式更加簡單可靠。
2、由于采用了網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場總線傳遞過程數(shù)據(jù)，多種信息的交換僅依靠網(wǎng)纜或屏蔽雙絞線即可完成，這樣就大量減少了系統(tǒng)施工時(shí)的布線工作量，也為今后系統(tǒng)的維護(hù)及故障查找提供了方便。
3、過程參數(shù)的數(shù)字化傳遞，避免了模擬量傳輸所帶來的漂移、抗干擾等問題，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4、若今后機(jī)組工藝、設(shè)備發(fā)生變更，只需要在總線上增添或摘除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，并對軟件作少量修改即可。所以這種柔性的系統(tǒng)連接方式具有一定的適應(yīng)性，可以保護(hù)用戶的投資。