基于現場(chǎng)總線(xiàn)的配料監控系統的設計與實(shí)現

1 引言

　　全自動(dòng)計量配料控制系統在各行業(yè)的應用已屢見(jiàn)不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，水泥建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節，特別是有連續供料要求的行業(yè)，其配比的過(guò)程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開(kāi)放性，免維護性，可擴展性是各行業(yè)所追求的一致目標。隨著(zhù)it技術(shù)的普及應用，工廠(chǎng)自動(dòng)化將直接進(jìn)入e時(shí)代，其中計量自動(dòng)化scada也是一個(gè)重要的環(huán)節。

2 系統功能

　　基于以上目標，我們?yōu)槟承袠I(yè)龍頭企業(yè)設計、制造了一套全自動(dòng)的多品種混合配料計量、預計量、輸送、金屬檢測、包裝計量、分選計量等功能的機電一體化生產(chǎn)線(xiàn)。其中動(dòng)態(tài)計量秤，通過(guò)二級現場(chǎng)總線(xiàn)，會(huì )同plc，hmi/ipc無(wú)縫地組成三位一體的閉環(huán)動(dòng)態(tài)配料系統，其中工控機經(jīng)hub及以太網(wǎng)連入工廠(chǎng)erp/mis。整個(gè)配料過(guò)程嚴格按照所選擇的配方比和流程進(jìn)行，并有多級報警記錄，完成不同原料混勻給料及物流控制，實(shí)現了管控一體化，優(yōu)化了過(guò)程控制的性能和效率。它將是一種目前基于fcs配料計量監控系統的先進(jìn)解決方案，符合開(kāi)方性的計量自動(dòng)化發(fā)展趨勢。

　　本系統工藝流程如圖1所示。

3 系統配置

　　本系統下位機采用了三菱電機的melsec-a2sh系列plc為主控器，并配以got-f940觸摸屏為下位人機介面（hmi），計量控制由12臺上海大和衡器（shanghai yamato）的cfw定量給料機（constant feed weigher）組成。它們之間通過(guò)cc-link現場(chǎng)總線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現數據采集與控制，來(lái)確保系統的可靠性和實(shí)時(shí)性。上位機部分選擇研華ipc610工控機作為監控站，配以microsoft windows nt 4.0 for workstation操作系統和世界著(zhù)名的監控軟件citectscada 5.30為scada系統的軟件平臺環(huán)境，系統軟件具有豐富的流程操作、監控、通訊、報警、管理、趨勢、報表記錄和冗余等功能，并具有較強的診斷能力。系統的硬件和軟件是控制系統的有機體，以上配置確保了系統完整性、一致性、兼容性和成套性，適應在工業(yè)環(huán)境下能長(cháng)期穩定運行，并具有電、磁、震抗干擾的能力，保證了整個(gè)系統的安全運行要求。

　　系統具有如下功能特點(diǎn)：

　　·監控生產(chǎn)現場(chǎng)的實(shí)時(shí)數據及工藝流程;

　　·瀏覽各實(shí)時(shí)/歷史趨勢畫(huà)面;

　　·處理反映各種過(guò)程報警和歷史報警;

　　·瀏覽查詢(xún)/打印實(shí)時(shí)/歷史生產(chǎn)報表;

　　·修改管理生產(chǎn)過(guò)程參數和狀態(tài);

　　·為企業(yè)決策者提供工廠(chǎng)底層實(shí)時(shí)數據;

　　本配料系統結構與網(wǎng)絡(luò )配置如圖2所示。

3.1 下位機結構及組成

　　在本工程中所采用的12臺cfw主要是來(lái)完成原料流量控制，其核心為cfc-200儀表，它集調節與演算為一體的多功能計量控制器，其中cpu為摩托羅拉68k系列，它集大和衡器出眾的儀表設計技術(shù)，具備足夠的抗干擾性能、多樣化接口、自診斷功能、自整定pi調節功能等特長(cháng)，并配以上海大和c3級電阻應變式荷重傳感器（loadcell）、安川電機的電流矢量型變頻器616g5和德國sew高性能變頻電機，組成一個(gè)完整的機電一體化產(chǎn)品，確保了計量和控制的準確性，其系統精度達到±0.2%。

　　下位機選用三菱melsec-a plc共2臺組成雙機冗余結構，它具有先進(jìn)、高速、可靠、大容量的特點(diǎn)，其中plc1為主控，plc2為后備冗余，當發(fā)生故障時(shí)，便可實(shí)行主備plc間的無(wú)擾切換，也可作為將來(lái)工程擴充用。由于12臺cfw分布較分散，故選擇cc-link總線(xiàn)與plc相連。下位hmi為got940 lcd觸摸屏，以確保工藝數據正確和及時(shí)在上位pc監控站和觸摸屏上得到雙重響應和顯示，即使上位發(fā)生故障或失效，也不影響整個(gè)流程控制。觸摸屏的監控畫(huà)面雖沒(méi)上位hmi豐富，但也基本覆蓋整個(gè)系統的監控和操作。