采用西門子PLC控制器實現(xiàn)玻璃纖維分公司DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、 概述

現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有開放性、互可操作和互用性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度分散性，對環(huán)境的較強適應(yīng)性等特點，同時還具有節(jié)省硬件數(shù)量與投資、安裝費用、維護費用等優(yōu)點，現(xiàn)場總線控制技術(shù)因其巨大的技術(shù)優(yōu)勢，已在各個領(lǐng)域如機械、化工、汽車、電力、樓宇等得到廣泛應(yīng)用。

2 、現(xiàn)場總線技術(shù)簡介

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是近十幾年發(fā)展起來的，它被認為是工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。它主要解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)信息量有限集成能力不強，開放性差，可靠性不易保證，電纜敷設(shè)量大，更不能完全滿足MS系統(tǒng)對底層數(shù)據(jù)的要求等問題。

目前世界流行的現(xiàn)場總線及總線標準有很多種，其中PROm Us現(xiàn)場總線是歐洲標準，其產(chǎn)品在世界市場上已被普遍接受，在中國也組建了PROFIBUS現(xiàn)場總線專業(yè)委員會，它是目前世界上最成功的現(xiàn)場總線之一，河北金牛能源股份有限公司章村水泥廠已成功地采用了該現(xiàn)場總線。

3、 自控系統(tǒng)現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)型式

河北金牛能源股份有限公司玻璃纖維分公司現(xiàn)場總線PROFIBUS控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式配置，需根據(jù)現(xiàn)在是否具備PROHBUS接口及系統(tǒng)本身的實際需要來確定，玻璃纖維分公司PROFIBUS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

選擇該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成形式，其理由如下：

（1）玻璃纖維分公司PROFIBUS—DP控制系統(tǒng)，很好地將拉絲生產(chǎn)線上的拉絲機的各個數(shù)據(jù)高效的集成，并且除了要達到遠程操作、診斷、監(jiān)控、參數(shù)化功能外，還可為企業(yè)管理層系統(tǒng)提供豐富的現(xiàn)場設(shè)備及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為全公司的信息系統(tǒng)提供重要的底層數(shù)據(jù)。而恰到好處的解決這些問題正是現(xiàn)場總線技術(shù)的最大優(yōu)勢。

（2）為確保實際應(yīng)用項目（系統(tǒng)）的成功實施，玻纖公司與金牛電子公司和霍尼韋爾技術(shù)公司多次進行技術(shù)交流和探討，現(xiàn)場總線PROFIBUS的一些關(guān)鍵性技術(shù)是可以在玻璃纖維行業(yè)得到正常應(yīng)用的，并且經(jīng)過調(diào)研，PROFIBUS已在制造、電力等多方領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在玻璃纖維行業(yè)也已有成功的應(yīng)用，且有相當?shù)臉I(yè)績。

4、 系統(tǒng)硬件構(gòu)建

玻璃纖維分公司DCS控制系統(tǒng)主要是由現(xiàn)場PLC、變頻器、現(xiàn)場控制站、服務(wù)器、操作員站、工程師站等組成。各部分實現(xiàn)的功能如下：

（1）PIE。現(xiàn)場每1臺拉絲機都是1套完整的PLC控制系統(tǒng)，可將工藝參數(shù)通過PLC的程序?qū)崿F(xiàn)出來，并且在PLC的CPU內(nèi)部儲存，同時可通過PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線實時在線的在操作員站上顯現(xiàn)出來。

（2）現(xiàn)場控制站?，F(xiàn)場控制站包括現(xiàn)場總線模塊、冗余主控制器和通訊模塊?，F(xiàn)場總線模塊（包括模擬量I／0、開關(guān)量I／0）是一個大規(guī)模的I／0處理系統(tǒng)，是直接與現(xiàn)場打交道的設(shè)備，對由現(xiàn)場設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)進行采集、信號處理、隔離濾波等數(shù)據(jù)處理；主控制器則進行各類控制運算、測量數(shù)據(jù)量程變換、非線性特性的自動補償、計算機數(shù)制到工程數(shù)制轉(zhuǎn)換；通訊模塊實現(xiàn)各控制單元、終端和服務(wù)器進行通訊。

（3）操作員站。是操作員對過程與系統(tǒng)的接口，既有人機圖形界面的監(jiān)控功能，又能實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)和數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的管理及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享。

（4）網(wǎng)絡(luò)。包括監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（M—Net）、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（C—Net）、現(xiàn)場總線（PROFIBUS—DP）。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)工程師站、操作員站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，現(xiàn)場總線采用實現(xiàn)現(xiàn)場主控制器與I／0模塊的通信。

5 、系統(tǒng)控制要求及控制方案的實現(xiàn)

（1）為了能夠使拉絲生產(chǎn)線上的48臺拉絲機的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和拉絲機運行狀態(tài)在DCS控制中心被實時監(jiān)視和控制，在DCS的操作員站上通過WIH—NCC組態(tài)圖形軟件既能監(jiān)視和統(tǒng)計每臺的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（例如：滿筒數(shù)、滿筒率、拉絲機頭轉(zhuǎn)速等），又能控制現(xiàn)場每臺的運行狀態(tài)，達到非常理想的集中控制和監(jiān)視功能。

（2）另外，拉絲生產(chǎn)線上的多臺變頻設(shè)備通過DP端口利用屏蔽雙絞線連接在一起，構(gòu)成PROFIBUS—— DP總線，進入DCS系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的PROFIBUS通信模塊，通過現(xiàn)場總線可在操作員站上顯示出設(shè)備的運行電流、功率和報警信息。

（3）可以通過PROFIBUS—— DP總線和PROFIBUS—— PA總線的轉(zhuǎn)換器將DP協(xié)議轉(zhuǎn)換成PA協(xié)議，連接現(xiàn)場的測量儀表（PA儀表），并通過總線供給現(xiàn)場儀表電源，同時可將所需數(shù)據(jù)傳回控制系統(tǒng)。

6 、結(jié)束語

PROFIBUS現(xiàn)場總線在玻璃纖維分公司自控系統(tǒng)中使用以來，經(jīng)調(diào)試，運行穩(wěn)定正常?，F(xiàn)場總線作為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)愈來愈在工業(yè)控制系統(tǒng)中發(fā)揮出獨特的優(yōu)勢作用。如今雖有觀點認為，隨著計算機通訊技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)（TCP／IP）可能取代現(xiàn)場總線，但至少從目前來看要全面取而代之，還存在著很多困難。