可編程系統、集散系統及現場(chǎng)總線(xiàn)系統在水泥生產(chǎn)中的應用
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圖2 重慶水泥廠(chǎng)技改工程TI-545 系統配置圖
4.3 考慮系統連續性、兼容性及通訊性能
在一些水泥改造項目中，如原項目中已有計算機控制系統，則要考慮系統的連續性及兼容性。如果電氣控制系統占有很大的比重，則要考慮與生產(chǎn)管理計算機系統信息網(wǎng)絡(luò )的連接,即通訊性能。
4.4 考慮系統
生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)服務(wù)性目前在中國PLC 系統和DCS 的銷(xiāo)售市場(chǎng)，國外生產(chǎn)廠(chǎng)家占有率很大，國外各大生產(chǎn)廠(chǎng)家一般在中國設有產(chǎn)品宣傳和技術(shù)服務(wù)機構，而國外公司經(jīng)常進(jìn)行重組、合并或兼并，由于各公司產(chǎn)品結構、銷(xiāo)售策略、市場(chǎng)占有方向個(gè)不相同，合并或兼并后，在中國市場(chǎng)的技術(shù)宣傳和服務(wù)方面，將有所變化，有些有所加強而有些有所削弱，因此我們在選擇系統時(shí)，應充分掌握信息，考慮系統生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)服務(wù)性，以保證所選擇系統的先進(jìn)性、發(fā)展性，以保證具有充分的技術(shù)支持和備品備件供應。
5 現場(chǎng)總線(xiàn)―標準信號轉換器
如果選用現場(chǎng)總線(xiàn)FCS 控制系統就要解決現場(chǎng)總線(xiàn)―標準信號轉換的問(wèn)題。 WorldFip 是目前國際認證的8 種總線(xiàn)協(xié)議之一, 除了具備現場(chǎng)總線(xiàn)的一般特點(diǎn), 還具有一些獨到之處。WorldFIP 現場(chǎng)總線(xiàn)不論低速還是高速,只有一套通信協(xié)議, 所以不需要任何網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān),低速與高速網(wǎng)絡(luò )的銜接只用軟件完成。另外它的生產(chǎn)者/ 使用者( Producer/ Consumer) 模式和總線(xiàn)仲裁器(Bus Arbiter) 的調度方式特別適合工業(yè)過(guò)程控制用的現場(chǎng)總線(xiàn)系統。FF 與IEC 標準都采用了這種通信模式, 只是名稱(chēng)不同。FF 稱(chēng)為發(fā)布方/ 接收方( Publisher/ Subscriber ) 與鏈接調度器(LAS) , 實(shí)際方式與WorldFIP 完成一致。
5．1 現場(chǎng)總線(xiàn)―標準信號轉換器的設計
現場(chǎng)總線(xiàn)―標準信號轉換器的基本功能是將符合WorldFip 協(xié)議的總線(xiàn)信號轉換為DC4-20mA 的標準模擬信號, 提供給外接的執行器。設計基本分為4 個(gè)模塊: 電源板、通信板、輸出板和顯示模塊。
通信板的設計中采用了微控制芯片MI2CROFIP。MICROFIP 芯片為低功耗芯片, 內置的通訊協(xié)議與WorldFip 標準和IEC 現場(chǎng)總線(xiàn)物理層標準兼容。它不需要支持總線(xiàn)仲裁器功能,與現有的WorldFip 協(xié)處理器, 如FULL FIP2 等完全兼容。它的主要特征有以下幾點(diǎn)。
①可選擇分界符和FCS 格式: IEC 或U TE。②芯片內置512 字節內存: 120 字節分配給8字節塊, 最多支持8 個(gè)MPS 變量; 為全雙工交換提供128 字節的發(fā)報通道能力。③兩個(gè)可編程8 位I/ O 端口帶有濾波和FALLBACK功能。④可直接與常用微控制器( INTEL , MO2TOROLA 的所有芯片) 相接。⑤有多種線(xiàn)驅動(dòng)接口可供選擇: FIECDRIVE ,CREOL 等。⑥選址空間: 7 個(gè)以節點(diǎn)地址為基礎的標識符, 1 個(gè)完全可組態(tài)的16 位發(fā)報地址。⑦一個(gè)中斷, 以指示發(fā)生了與變量及報文交換相關(guān)聯(lián)的事件。⑧獨立操作(無(wú)微處理器) ; 將簡(jiǎn)單的I/ O 系統接入網(wǎng)絡(luò )。⑨工作電壓可選擇5V 或313V , 滿(mǎn)足易爆環(huán)境下的本質(zhì)安全要求。
MICROFIP 提供了數據鏈路層和MPS 應用層的接口, 提供的服務(wù)有以下幾點(diǎn)。
① 物理層服務(wù): 在EN10570 和FIP 標準之間進(jìn)行選擇。
② 數據鏈路層服務(wù): 變量傳送服務(wù)和報文傳送服務(wù)。
③ 網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù): MICROFIP 介質(zhì)冗余管理。
④ 附加功能: 輸入/ 輸出端口, 通過(guò)并行端口獲取站地址。
5．2 CPU的選用
選用了MOTOROLA 的MC68HC12 , 它有多種工作模式。16 位的地址線(xiàn), 具有64k 的地址空間, 也易于擴展。32kB 的ROM 和1kB 的RAM ,728kB 的EEPROM , 可以很方便的寫(xiě)入程序。串行口有同步串行通信和異步串行通信兩種, 與外接芯片的接口設計比較簡(jiǎn)單。
5．3 CPU與MICROFIP 的接口
MICROFIP 與CPU 之間的接口信號包括9 條地址/ 數據復用線(xiàn), 1 條片選信號, 1 條重置信號,3 條讀寫(xiě)控制信號和中斷申請線(xiàn)等。MICROFIP 輸出中斷申請信號給CPU , CPU 通過(guò)讀內部的中斷狀態(tài)信號來(lái)確定中斷源。具體見(jiàn)圖3 。
圖3 接口示意圖
5．4 MICROFIP 與總線(xiàn)的接口
MICROFIP 有8 條現場(chǎng)總線(xiàn)接口線(xiàn), 分別是一條接收數據信號線(xiàn), 一條發(fā)送數據信號線(xiàn), 一條控制總線(xiàn)發(fā)送器工作狀態(tài)的控制線(xiàn), 5 條狀態(tài)信號線(xiàn)?？偩€(xiàn)模擬接口包含的電路有接收信號的整形濾波部分, 發(fā)送信號的驅動(dòng)部分和變壓器隔離部分。
5．5 CPU與D/ A 的接口
CPU 輸出的數據信號DIN 經(jīng)DAC8420 被轉換為模擬信號。DAC8420 的工作時(shí)鐘SCK 由CPU提供, 它還提供CS、LOAD 等控制信號, 它們都必須經(jīng)過(guò)6N137 進(jìn)行隔離[5]。
6 結語(yǔ)
綜上所述，系統選型的原則可從以下幾個(gè)方面考慮：系統規模、復雜程度、系統的兼容及通訊性能，以及生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)支持和售后服務(wù)等。在水泥生產(chǎn)過(guò)程控制系統中，根據過(guò)程對象復雜程度的不同，以及針對控制系統的可靠性合理選擇的不同控制系統，對保證生產(chǎn)過(guò)程控制系統的自動(dòng)化水平，降低工程造價(jià)有著(zhù)十分重要的意義。同時(shí), 如果選用現場(chǎng)總線(xiàn)FCS 控制系統,讓傳統儀表與現場(chǎng)總線(xiàn)兼容無(wú)疑是一個(gè)很好的途徑, 目前幾種不同協(xié)議的支持廠(chǎng)家都開(kāi)發(fā)出了相應的總線(xiàn)和標準信號的轉換器。
參考文獻
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[3] 白焰1 計算機控制系統[M]1 北京:中國電力出版社,19981
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