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现代通讯技术在工业控制中的应用螺钉

2022年07月07日

现代通讯技术在工业控制中的应用

现代通讯技术在工业控制中的应用 2011：在某厂带材机组改造项目中，采用了多台西门子6SE70及MDV变频器。前者用于对生产线上主传动电机如开卷机、卷取机、辊道供电，而后者用于控制系统中一些辅助电机，如干燥、冷却风机水泵等。另外，控制系统还需要对生产工艺中的干燥温度、油压力、水流量进行控制。现场设备分布范围较广，设置了两个主电室，一个主控台，两个辅控台。如果采用传统的控制方式，则不可避免地产生大量的布线工作量，同时也给今后的系统维护及故障排除增加难度。为此，我们采取了以下控制方案：

一、系统构成

系统采用三层结构，分别为监控层、控制层、执行层，如下图所示。采用工业以太网及PROFIBUS现场总线技术将监控设备连接起来，构成了一个稳定，易于扩充的硬件环境。

1. 监控层配置

设置一个IO服务器、两个操作员工作站，分别位于三个操作台上，操作人员通过它们设置及监视系统运行参数。另设一个数据库服务器，用以存储工艺流程参数及生产历史数据。几个计算机之间采用工业以太网连接，形成一个系统数据共享的统一解决方案。系统运行的软件平台采用WINDOWS NT+WINCC组态软件，运用图形化的方式提供强大的控制功能，具有统一的操作、运行界面，同时便于系统的再开发与维护。

2.控制层由以西门子S7 PLC为中心的PRIFIBUS－DP现场总线构成。

PROFIBUS是一种开放式的现场总线标准，其中DP是为自动化系统与分布式的外围设备或现场设备而设计的。传输介质采用屏蔽双绞线，系统采用总线式的拓扑结构，各设备采用总线接插件连入总线，数据传输速率为1.5MBbps。S7 PLC在我们的方案中为主设备，它有总线访问的权限，可以读取或改写从设备变频器、ET200远程IO的状态，从而达到控制和监视设备运行状态的目的。

3.执行层

为了降低电缆成本,使系统具有灵活的可扩展性，我们采用五套ET200 远程IO，并在设备旁就近安装。现场的行程开关、接近开关、电磁阀等开关量直接进入远程IO控制箱，模拟信号也在本地通过AD模板转换成数字量，通过现场总线电缆传递至主PLC。为了使6SE70及MMV变频器能够连入DP网，分别需要一块CBP和CB15通讯板。此板具有一DP接口，能对总线信号进行光电隔离，并有短路保护，通过双口RAM与调速器进行数据交换。

二、系统功能

1. 操作人员通过人机交互控制整条生产线的正常运行。设备运行的状态、参数、实时过程数据都通过画面显示出来，并作为历史数据保存在数据库中。

2. 故障处理。自动监视系统运行状态，对异常情况如变频器故障、电机过热、断带、油压异常等进行报警，并存储报警记录。

3. 自动控制各主传动电机之间的速度、张力的大小，风机、油泵的启停、阀门的开闭。

4. 帮助画面。对系统的使用提供指导。

5. 生产数据库及历史数据库管理，并可查询及打印相关数据。

三、系统的特点与优势

1.三个操作台之间的联系均通过网络构成，在每个操作点上都可以浏览整个生产线上的过程信息，操作方式较之传统方式更加简单可靠。

2.由于采用了网络及现场总线传递过程数据，多种信息的交换仅依靠网缆或屏蔽双绞线即可完成，这样就大量减少了系统施工时的布线工作量，也为今后系统的维护及故障查找提供了方便。

3.过程参数的数字化传递，避免了模拟量传输所带来的漂移、抗干扰等问题，大大提高了系统的稳定性。

4.若今后机组工艺、设备发生变更，只需要在总线上增添或摘除相应节点，并对软件作少量修改即可。所以这种柔性的系统连接方式具有一定的适应性，可以最大程度地保护用户的投资。

四、结束语