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現代通訊技術在工業控制中的應用
現代通訊技術在工業控制中的應用
在某廠帶材機組改造項目中，采用了多臺西門子6SE70及MDV變頻器。前者用于對生產線上主傳動電機如開卷機、卷取機、輥道供電，而后者用于控制系統中一些輔助電機，如干燥、冷卻風機水泵等。另外，控制系統還需要對生產工藝中的干燥溫度、油壓力、水流量進行控制。現場設備分布范圍較廣，設置了兩個主電室，一個主控臺，兩個輔控臺。如果采用傳統的控制方式，則不可避免地產生大量的布線工作量，同時也給今后的系統維護及故障排除增加難度。為此，我們采取了以下控制方案：
一、系統構成
系統采用三層結構，分別為監控層、控制層、執行層，如下圖所示。采用工業以太網及PROFIBUS現場總線技術將監控設備連接起來，構成了一個穩定，易于擴充的硬件環境（如圖一）。
1、監控層配置
設置一個IO服務器、兩個操作員工作站，分別位于三個操作臺上，操作人員通過它們設置及監視系統運行參數。另設一個數據庫服務器，用以存儲工藝流程參數及生產歷史數據。幾個計算機之間采用工業以太網連接，形成一個系統數據共享的統一解決方案。
系統運行的軟件平臺采用WINDOWS NT+WINCC組態軟件，運用圖形化的方式提供強大的控制功能，具有統一的操作、運行界面，同時便于系統的再開發與維護。
2、控制層由以西門子S7 PLC為中心的PRIFIBUS－DP現場總線構成。
PROFIBUS是一種開放式的現場總線標準，其中DP是為自動化系統與分布式的外圍設備或現場設備而設計的。傳輸介質采用屏蔽雙絞線，系統采用總線式的拓撲結構，各設備采用總線接插件連入總線，數據傳輸速率為1.5MBbps。
S7 PLC在我們的方案中為主設備，它有總線訪問的權限，可以讀取或改寫從設備變頻器、ET200遠程IO的狀態，從而達到控制和監視設備運行狀態的目的。
3、執行層
為了降低電纜成本,使系統具有靈活的可擴展性，我們采用五套ET200 遠程IO，并在設備旁就近安裝。現場的行程開關、接近開關、電磁閥等開關量直接進入遠程IO控制箱，模擬信號也在本地通過AD模板轉換成數字量，通過現場總線電纜傳遞至主PLC。
為了使6SE70及MMV變頻器能夠連入DP網，分別需要一塊CBP和CB15通訊板。此板具有一DP接口，能對總線信號進行光電隔離，并有短路保護，通過雙口RAM與調速器進行數據交換。
二、系統功能
1、操作人員通過人機交互控制整條生產線的正常運行。設備運行的狀態、參數、實時過程數據都通過畫面顯示出來，并作為歷史數據保存在數據庫中。
2、故障處理。自動監視系統運行狀態，對異常情況如變頻器故障、電機過熱、斷帶、油壓異常等進行報警，并存儲報警記錄。
3、自動控制各主傳動電機之間的速度、張力的大小，風機、油泵的啟停、閥門的開閉。
4、幫助畫面。對系統的使用提供指導。
5、生產數據庫及歷史數據庫管理，并可查詢及打印相關數據。
三、系統的特點與優勢
1、三個操作臺之間的聯系均通過網絡構成，在每個操作點上都可以瀏覽整個生產線上的過程信息，操作方式較之傳統方式更加簡單可靠。
2、由于采用了網絡及現場總線傳遞過程數據，多種信息的交換僅依靠網纜或屏蔽雙絞線即可完成，這樣就大量減少了系統施工時的布線工作量，也為今后系統的維護及故障查找提供了方便。
3、過程參數的數字化傳遞，避免了模擬量傳輸所帶來的漂移、抗干擾等問題，大大提高了系統的穩定性。
4、若今后機組工藝、設備發生變更，只需要在總線上增添或摘除相應節點，并對軟件作少量修改即可。所以這種柔性的系統連接方式具有一定的適應性，可以保護用戶的投資。