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FCS與DCS混合式集成控制系統研究
作者：
時(shí)間：2009-09-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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(3)FCS和DCS的系統集成
FCS和DCS的系統集成可以有兩種方式：一種是FCS網(wǎng)絡(luò )(FCSnet)通過(guò)網(wǎng)關(guān)(Gateway)與DCS網(wǎng)絡(luò )(DCSnet)集成，在各自網(wǎng)絡(luò )上直接交換信息，如圖3所示；另一種是FCS和DCS分別掛接在企業(yè)網(wǎng)絡(luò )( Intranet)上，通過(guò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò )間接交換信息。
FCS和DCS的集成具有以下4個(gè)特點(diǎn)：①獨立安裝FCS，對DCS幾乎不做任何變更，只需在DCSnet上接一臺網(wǎng)關(guān)；②FCS是一個(gè)完整的系統，不必借用比DCS的資源；③既有利于FCS的發(fā)展和推廣，又有利于充分利用現有DCS的資源；④系統投資大，適用于新建裝置。
基于混合控制的多軸超聲檢測系統
多軸超聲檢測系統要完成的主要功能如下：多軸聯(lián)動(dòng)超聲自動(dòng)掃查檢測；棒材的螺旋面成像、橫截面成像和縱截面成像；鍛件和碳纖維的平面掃描；準三維掃描成像；A/B/C成像和分析；缺陷定量及其缺陷圖像分析；缺陷定位及標記等。
該超聲檢測系統的各個(gè)I/O組件及各主件內部的各模塊之間的數據聯(lián)系采用了傳統的并行網(wǎng)絡(luò )，系統控制網(wǎng)絡(luò )引入了CANbus，通過(guò)該總線(xiàn)可以實(shí)現對現場(chǎng)伺服控制器直接控制，同時(shí)還可實(shí)現該系統同其他超聲設備間的數據交換。如果采用多主模式還可以向上融入系統網(wǎng)絡(luò )。多軸超聲檢測系統的結構示意圖如圖4。
為了完成多軸聯(lián)動(dòng)超聲自動(dòng)掃查檢測，采用CAN總線(xiàn)對多臺伺服電機進(jìn)行控制。系統中選用安裝在控制站中的CAN總線(xiàn)適配卡與CAN總線(xiàn)相連，實(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)和DCS輸入輸出總線(xiàn)集成，現場(chǎng)節點(diǎn)是帶有CAN控制端口的6只伺服控制器，通過(guò)伺服控制器來(lái)完成對外圍的伺服電機的控制，實(shí)現各種點(diǎn)位運動(dòng)。采用德國百格拉公司的TCL6系列控制器，該型控制器除了具有伺服控制器的全部基本功能外，它還內置可編程邏輯控制器(PLC)，可以編程控制，通過(guò)在TCL6基礎上添加CAN通訊接口，實(shí)現遠程控制。
基于現場(chǎng)總線(xiàn)的通訊和控制策略：首先初始化CAN總線(xiàn)適配卡和CAN通訊接口；實(shí)現總線(xiàn)適配卡與控制器之間的通訊。其次，通過(guò)總線(xiàn)傳輸數據到控制器中，PC機先把需要下傳的數據按一定的數據結構寫(xiě)入PCCAN卡中，PCCAN卡把該數據傳送到總線(xiàn)上，當與總線(xiàn)數據中的包含的目的地址相同的控制器探測到總線(xiàn)上的該數據，開(kāi)始接受該數據并檢查數據在傳送中是否被破壞，如完整將執行該指令，同時(shí)向PCCAN傳送肯定的回答信息。當通訊建立后，電機按指令完成動(dòng)作，通過(guò)PLC可以把固定的運動(dòng)方式固化在控制器中。為了減輕總線(xiàn)的通訊壓力，通過(guò)PLC編程來(lái)完成主要的運動(dòng)控制工作。例如，在已知運動(dòng)軌跡的情況下，采用電子齒輪比模式時(shí)，把已知運動(dòng)軌跡分段并把每段的電子齒輪比一起編入特定的PLC程序段中，完成以主軸電機為主的隨動(dòng)控制。
實(shí)際運用中，只需從總線(xiàn)發(fā)出一個(gè)開(kāi)始的廣播信號，下屬電機的運動(dòng)控制就由PLC單獨完成，PLC通過(guò)計算光電編碼器反饋的信號，適時(shí)調用預制的電子齒輪比來(lái)完成復雜的運動(dòng)。這種處理方式就比上位機通過(guò)總線(xiàn)實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)光電編碼器的信號來(lái)改變每臺電機的電子齒輪要簡(jiǎn)單，總線(xiàn)只需按照監視界面讀取電機位置狀態(tài)即可。采用這樣的設計可減少總線(xiàn)50%的通訊任務(wù)，也減輕了上位機的工作強度，以便上位機有更多的資源解決其它運算任務(wù)。
該系統能夠較好完成多功能檢測系統的要求，由于選擇了總線(xiàn)控制，使系統較以前的控制方式可靠性得到大大提高，同時(shí)還連線(xiàn)簡(jiǎn)化。同時(shí)因為內置PLC的伺服控制器的運用，這使得上位機的一部分工作移到下位機處理，上位機就有了更多的資源來(lái)進(jìn)行相應的圖像處理等工作。
結 論
根據測控系統中FCS與DCS的特點(diǎn)，本文分析了FCS與DCS的控制機理和應用現狀，提出了“FCS和DCS輸入輸出總線(xiàn)的集成”、“FCS和DCS網(wǎng)絡(luò )的集成”和“FCS和DCS的集成”三種混合式控制模型，并對混合式控制模型采用的控制策略和通訊機理做了研究。通過(guò)多軸超聲檢測系統項目的研究和現場(chǎng)實(shí)施驗證了FCS和DCS的集成模型的可行性，并對該模型在項目實(shí)施應用過(guò)程遇到的技術(shù)難點(diǎn)作了詳細闡述。
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