現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在玻璃配料系統中的應用研究
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原料配料是玻璃生產(chǎn)工藝的核心。對原料進(jìn)行科學(xué)的配比和精確的計量是保證玻璃質(zhì)量的首要條件，而配料控制系統設計是影響配料工藝質(zhì)量?jì)?yōu)劣的關(guān)鍵。目前，國內玻璃生產(chǎn)線(xiàn)采用的控制系統大都為集散控制系統(DCS)，這種控制系統大多為模擬數字混合系統，尚未形成從測控設備到操作控制計算機的完整網(wǎng)絡(luò )，在技術(shù)上有很大的局限性。由于采用單一信號傳輸以致可靠性差，互操作性差，不能很好的對現場(chǎng)設備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
現場(chǎng)總線(xiàn)是綜合運用微處理器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的產(chǎn)物。它把微處理器置入現場(chǎng)自控設備，使設備具有數字計算和數字通信能力，提高了信號的測量、控制和傳輸精度。近年來(lái)，隨著(zhù)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的推廣，將傳統的配料控制系統改進(jìn)為基于現場(chǎng)總線(xiàn)的控制系統成為科技進(jìn)步的必然趨勢。本文結合工程實(shí)際，介紹了一種基于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的玻璃配料控制系統的設計并在實(shí)際應用中取得了良好的效果。
2 現場(chǎng)總線(xiàn)與現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統
現場(chǎng)總線(xiàn)是安裝在生產(chǎn)過(guò)程區域的現場(chǎng)設備/儀表與控制室內的自動(dòng)控制裝置/系統之間的一種串行、數字式、多點(diǎn)通信的數據總線(xiàn)。其中，“生產(chǎn)過(guò)程”包括斷續生產(chǎn)過(guò)程和連續生產(chǎn)過(guò)程兩類(lèi)?；蛘?，現場(chǎng)總線(xiàn)是以單個(gè)分散的、數字化、智能化的測量和控制設備作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，用總線(xiàn)相連接，實(shí)現相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò )系統與控制系統?，F場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展迅速，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出40多種現場(chǎng)總線(xiàn)，其中有影響力的5種分別為FF、Profibus、HART、CAN、Lonworks。
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置入傳統的測量控制儀表，使它們具有了一定的數字計算及通信能力，成為獨立承擔某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。它們分別通過(guò)雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖等多種途徑進(jìn)行信息傳輸，這樣就形成了以多個(gè)測量控制儀表、計算機等作為節點(diǎn)連接成的網(wǎng)絡(luò )系統?？梢哉J為，現場(chǎng)總線(xiàn)是通信總線(xiàn)在現場(chǎng)設備中的延伸，允許將各種現場(chǎng)設備，如變送器、調節閥、基地式控制器、記錄儀、顯示器、PLC及手持終端和控制系統之間，通過(guò)同一總線(xiàn)進(jìn)行雙向多變量數字通訊。
現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(Fieldbus Control System)是繼集散控制系統(DCS)之后，出現的又一種新型的工業(yè)控制系統。它是依靠具有檢測、控制、通信能力的微處理芯片，數字化儀表(設備)在現場(chǎng)實(shí)現徹底分散控制，并以這些現場(chǎng)分散的測量，控制設備單個(gè)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，將這些點(diǎn)以總線(xiàn)形式連接起來(lái)，形成一個(gè)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。它是屬于最底層的網(wǎng)絡(luò )系統，是網(wǎng)絡(luò )集成式全分布控制系統，它將原來(lái)集散型的DCS系統現場(chǎng)控制機的功能，全部分散在各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)處。為此，可以將原來(lái)封閉、專(zhuān)用的系統變成開(kāi)放、標準的系統。它改變了原有的控制體系結構，使模擬與數字混合的集散控制，更新為全數字的控制，它用開(kāi)放的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，將現場(chǎng)各控制器及智能儀表互聯(lián)，構成可操作的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。它把控制功能徹底下放到現場(chǎng)，真正做到控制分散、危險分散、集中監控和全數字化。因此，FCS實(shí)質(zhì)是一種開(kāi)放的、可互操作性的、徹底分散的、分布式控制系統，因此比DCS又前進(jìn)了一步。
現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(FCS)與傳統集散控制系統DCS構對比如圖1所示。
圖1 FCS與DCS結構比較
3 基于Profibus總線(xiàn)的玻璃配料控制系統的設計
3.1 Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)概述
PROFIBUS是SIEMENS公司推出的一種開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)標準，它不依賴(lài)生產(chǎn)廠(chǎng)家，各種各樣的自動(dòng)化設備均可以通過(guò)同樣的接口交換信息。PROFIBUS用于分布式I/O設備、傳動(dòng)裝置、PLC和基于PC的自動(dòng)化系統。PROFIBUS由3個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP是一種高速低成本通訊連接，用于設備級控制系統和分散式I/O通訊，它的實(shí)時(shí)性好，數據傳輸速率9.6kbps-12Mbps，響應時(shí)間為幾百微妙到幾百毫秒。數據傳輸技術(shù)采用RS-485，傳輸介質(zhì)是可屏蔽雙絞線(xiàn)或光纖。此外，PROFIBUS-DP還提供智能化現場(chǎng)設備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理及復雜設備在運行中參數的確定。經(jīng)過(guò)擴展的PROFIBUS-DP的診斷功能能對故障進(jìn)行快速定位，診斷信息在總線(xiàn)上傳輸并由主站采集，并且采用開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò )，允許構成單主站或多主站系統。
PROFIBUS無(wú)論在其性能、開(kāi)放程度、可互換性和互可操作性上還是在其工業(yè)業(yè)績(jì)上都是比較突出的，因此在總線(xiàn)選型上選擇了PROFIBUS總線(xiàn)。
3.2 系統總體結構和工作原理
整個(gè)控制系統是以傳感器結合PANTHER稱(chēng)重終端構成的電子稱(chēng)重為基礎，以S7-300 PLC為控制核心，采用PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)和計算機組成一個(gè)有機整體，結合外圍的執行設備完成對從原料料倉口開(kāi)始到熔窯料倉的配料輸送混合的全過(guò)程的自動(dòng)控制，同時(shí)對整個(gè)系統的報警，聯(lián)鎖進(jìn)行顯示和監控，并完成對整個(gè)系統的配方，生產(chǎn)數據和設備運行狀態(tài)管理，以滿(mǎn)足玻璃生產(chǎn)對混合料的配料要求?；凇?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/減量法">減量法”的玻璃配料系統工藝流程如圖2所示:
圖2 “減量法”玻璃配料工藝流程
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