現場總線技術在玻璃配料系統中的應用研究
加入技術交流群
原料配料是玻璃生產工藝的核心。對原料進行科學的配比和精確的計量是保證玻璃質量的首要條件，而配料控制系統設計是影響配料工藝質量優劣的關鍵。目前，國內玻璃生產線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絡，在技術上有很大的局限性。由于采用單一信號傳輸以致可靠性差，互操作性差，不能很好的對現場設備進行實時控制。
現場總線是綜合運用微處理器技術、網絡技術、通信技術和自動控制技術的產物。它把微處理器置入現場自控設備，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，隨著現場總線技術的推廣，將傳統的配料控制系統改進為基于現場總線的控制系統成為科技進步的必然趨勢。本文結合工程實際，介紹了一種基于現場總線技術的玻璃配料控制系統的設計并在實際應用中取得了良好的效果。
2 現場總線與現場總線控制系統
現場總線是安裝在生產過程區域的現場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統之間的一種串行、數字式、多點通信的數據總線。其中，“生產過程”包括斷續生產過程和連續生產過程兩類?；蛘撸F場總線是以單個分散的、數字化、智能化的測量和控制設備作為網絡節點，用總線相連接，實現相互交換信息，共同完成自動控制功能的網絡系統與控制系統?，F場總線發展迅速，目前已經開發出40多種現場總線，其中有影響力的5種分別為FF、Profibus、HART、CAN、Lonworks。
現場總線技術將專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、通信任務的網絡節點。它們分別通過雙絞線、同軸電纜、光纖等多種途徑進行信息傳輸，這樣就形成了以多個測量控制儀表、計算機等作為節點連接成的網絡系統?？梢哉J為，現場總線是通信總線在現場設備中的延伸，允許將各種現場設備，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，通過同一總線進行雙向多變量數字通訊。
現場總線控制系統(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)在現場實現徹底分散控制，并以這些現場分散的測量，控制設備單個點作為網絡節點，將這些點以總線形式連接起來，形成一個現場總線控制系統。它是屬于最底層的網絡系統，是網絡集成式全分布控制系統，它將原來集散型的DCS系統現場控制機的功能，全部分散在各個網絡節點處。為此，可以將原來封閉、專用的系統變成開放、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，它用開放的現場總線網絡，將現場各控制器及智能儀表互聯，構成可操作的現場總線控制系統。它把控制功能徹底下放到現場，真正做到控制分散、危險分散、集中監控和全數字化。因此，FCS實質是一種開放的、可互操作性的、徹底分散的、分布式控制系統，因此比DCS又前進了一步。
現場總線控制系統(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總線的玻璃配料控制系統的設計
3.1 Profibus現場總線概述
PROFIBUS是SIEMENS公司推出的一種開放式現場總線標準，它不依賴生產廠家，各種各樣的自動化設備均可以通過同樣的接口交換信息。PROFIBUS用于分布式I/O設備、傳動裝置、PLC和基于PC的自動化系統。PROFIBUS由3個兼容部分組成，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，它的實時性好，數據傳輸速率9.6kbps-12Mbps，響應時間為幾百微妙到幾百毫秒。數據傳輸技術采用RS-485，傳輸介質是可屏蔽雙絞線或光纖。此外，PROFIBUS-DP還提供智能化現場設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理及復雜設備在運行中參數的確定。經過擴展的PROFIBUS-DP的診斷功能能對故障進行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集，并且采用開放式通信網絡，允許構成單主站或多主站系統。
PROFIBUS無論在其性能、開放程度、可互換性和互可操作性上還是在其工業業績上都是比較突出的，因此在總線選型上選擇了PROFIBUS總線。
3.2 系統總體結構和工作原理
整個控制系統是以傳感器結合PANTHER稱重終端構成的電子稱重為基礎，以S7-300 PLC為控制核心，采用PROFIBUS-DP現場總線和計算機組成一個有機整體，結合外圍的執行設備完成對從原料料倉口開始到熔窯料倉的配料輸送混合的全過程的自動控制，同時對整個系統的報警，聯鎖進行顯示和監控，并完成對整個系統的配方，生產數據和設備運行狀態管理，以滿足玻璃生產對混合料的配料要求?；凇?a class="contentlabel" href="http://www.j9360.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
評論