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)結構高度分散性，對環(huán)境的較強適應性等特點，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)場總線控制技術因其巨大的技術優(yōu)勢，已在各個領域如機械、化工、汽車、電力、樓宇等得到廣泛應用。

2 、現(xiàn)場總線技術簡介

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)場總線結構型式

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)的結構形式配置，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)絡結構如圖1所示。

選擇該網(wǎng)絡構成形式，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)場總線技術的最大優(yōu)勢。

（2）為確保實際應用項目（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公司多次進行技術交流和探討，現(xiàn)場總線PROFIBUS的一些關鍵性技術是可以在玻璃纖維行業(yè)得到正常應用的，并且經(jīng)過調(diào)研，PROFIBUS已在制造、電力等多方領域廣泛應用，在玻璃纖維行業(yè)也已有成功的應用，且有相當?shù)臉I(yè)績。

4、 系統(tǒng)硬件構建

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。現(xiàn)場總線模塊（包括模擬量I／0、開關量I／0）是一個大規(guī)模的I／0處理系統(tǒng)，是直接與現(xiàn)場打交道的設備，對由現(xiàn)場設備傳回的數(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)絡數(shù)據(jù)共享。

（4）網(wǎng)絡。包括監(jiān)控網(wǎng)絡（M—Net）、系統(tǒng)網(wǎng)絡（C—Net）、現(xiàn)場總線（PROFIBUS—DP）。監(jiān)控網(wǎng)絡實現(xiàn)工程師站、操作員站與系統(tǒng)服務器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)服務器的互連，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)線上的多臺變頻設備通過DP端口利用屏蔽雙絞線連接在一起，構成PROFIBUS—— DP總線，進入DCS系統(tǒng)內(nèi)相應的PROFIBUS通信模塊，通過現(xiàn)場總線可在操作員站上顯示出設備的運行電流、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?！，F(xiàn)場總線作為工業(yè)控制網(wǎng)絡愈來愈在工業(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。