九十年代中期,國際上興起的現場總線技術是計算機網絡通信技術與自動化儀表係統相結合的成果。國際電工委員會(IEC)對現場總線定義為:現場總線是連接工業現場儀表與設置在控製室內控製設備的數字化、串行、雙向、多變量、多節點的通信網絡。現場總線控製係統(Field Control System,FCS)定義為:由各種現場儀表通過互連與控製室內人機界麵所組成的係統;一個全分散、全數字化、全開放和可互操作的生產過程自動控製係統。 目前,現場總線技術已經用於過程自動化、製造自動化、louyuzidonghuadenglingyudexianchangzhinengshebeihuliantongxinwangluozhong。zuoweigongchangshuzitongxinwangluodejichu,goutongleshengchanguochengxianchangyukongzhishebeizhijiandelianxiwai,hailianjiezhegenggaokongzhiguanliceng。yinci,tabujinshiyigejicengwangluo,erqiehaikegouchengyizhongkaifangshi、新型全分布控製係統,即,集智能、傳感、控製、計算機、數字通信技術於一身的控製係統。正由於這些特點,以現場總線作為技術支撐的FCS在工業自動化領域有明顯的優勢,如很高的精確性、設計組態簡單、擴展安裝方便、易於維護、節省軟硬件投資等。它被公認為第五代控製係統,成為當今工業自動化發展的必然趨勢。 考慮上述因素, 對(dui)筆(bi)架(jia)山(shan)水(shui)廠(chang)普(pu)通(tong)快(kuai)濾(lv)池(chi)設(she)計(ji)時(shi),選(xuan)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)作(zuo)為(wei)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)支(zhi)撐(cheng)技(ji)術(shu)。基(ji)於(yu)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)的(de)筆(bi)架(jia)山(shan)水(shui)廠(chang)普(pu)通(tong)快(kuai)濾(lv)池(chi)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),應(ying)達(da)到(dao)如(ru)下(xia)要(yao)求(qiu): ⑴ 係統具有較高的可靠性。 ⑵ 筆架山水廠普通快濾池設計以全自動化,無人值守為目標。 ⑶ 具有自動故障診斷和故障處理功能。 ⑷ 具有遠程監控功能。 ⑸ 係統具有較強的開放性,能與全廠計算機控製係統實時交換信息。 經過對幾家(如MODBUS、PROFIBUS、CCLINK)現場總線的性能和價格認真比較,且考慮到過去使用情況。本係統采用日本三菱PLC的CCLINK總線網絡作為支撐網絡。係統內控製裝置采用三菱A係列PLC和FX係列PLC 兩種,分級控製著現場及車間設備運行。 CCLINK網絡特性圖如下: CCLINK具有如下特性: 1) 在同行業中最快的通信速度,在需要高速應答時,可支持傳感器輸入及智能化設備之間進行大量數據傳送。在100米距離內通信速率達10MB,1200米距離通信速率也達156KB。 2) 對分散的PC(Progromme Controller)控製連網後進行循環傳送,即,在主控PC與本地PC之間進行N:N的 循環傳送。實現了控製係統的全分散、全開放、互操作、互換性。 3) 可連智能設備,進行信息傳送。 除了字數據的循環傳送以外,CCLINK 係統還能與智能化設備進行數據通 信,這些設備包括顯示設備、條形碼讀寫器、測量設備以及個人電腦等。 4) 完善的RAS功能。具有自動在線恢複、待機主控功能、切斷從站功能、確認鏈接狀態功能及測試和診斷功能,係統具有高度可靠性。 5) 多廠商的開放性網絡具有高度的安全性。 6) 采用雙絞線組成總線網,節省投資,提高控製性能。 一、 係統硬件設計 1. 就地控製單元硬件設計 就地控製單元不僅具有自動控製功能, 由於觸摸屏的使用,而具有直觀畫麵監視功能,其結構如圖二所示。 如圖所示,單格濾池由五個閥門組成: DF進水電磁閥、F1出水閥、F2水衝閥、F3氣衝閥、F4排水閥。由一台FX2N PLC控製單格濾池的自動過濾和自動反衝洗。濾池就地控製單元即CCLINK 網絡的一個從站,執行三格濾池的控製過程內部數據交換。三格濾池通過RS485網絡互連,這種RS485網絡速率為192KB、距離為50米、數據傳送量不大,但也是N`:N網絡,可實現主控PC與從站PC之間數據循環傳送。通過此網絡三格濾格的三台FX2N PLC與觸摸屏互連。 濾池就地控製單元功能包括: ① kongzhidangelvchidezidongguolvhezidongfanchongxi。zidongguolvjiancelvchishuiwei,julvchishuiweideqingkuangjishitiaozhengchushuifadekaidu,shilvchibaochizaiguolvshuiwei。dangyunxingzhouqidaohuoqiangchonghuoshuitousunshiyidadaoshi,lvchijinxingzidongfanchongxi。kongzhiqijiancelvchishuiweidaodadishuiwei,kaiqipaishuifa,kaiqiqichongfa、氣衝5分鍾,關閉氣衝閥;開啟水衝閥、水衝5分鍾、關閉水衝閥;關閉排水閥,衝洗結束。 ② 控製方式和流程的選擇。識別手動、自動集控(包括全自動及觸摸監控)方式。根據實際情況選擇氣水衝洗和單純水衝流程。 ③ baohugongneng。danglvchishuiweigaoyuzuigaoshuiweishi,zidongtingzhijinshui,kaidachushuifa。geichubaojingtishi。danglvchishuiweigaoyuchaogaoshuiweishi,chushangshucaozuowai,zidongguanbichushuifa。 ④ 故障檢測和診斷。檢測閥門在規定時限內是否到位,進行檢錯分析,為可靠性控製提供依據。 ⑤ 動畫監視。以動畫形式實時顯示濾池各個閥門開關狀態、到位情況、故障發生情況等;顯示各個濾格狀態(包括正常過濾、衝洗、觸摸屏狀態、手動控製等);顯示風機水泵運行及故障情況;實時顯示水位值。 ⑥ 實時操作。包括濾格狀態(全自動/觸摸監控方式)選擇;故障複位;在觸摸監控方式下對濾池各個閥門進行開關控製。 ⑦ 遠程操作。在觸摸屏上可執行對兩台風機及兩台反衝泵的直接啟/停控製。 2. 集控主站硬件設計 集控主站放置於車間的值班室內,由A係列PLC 作為主控製器。其硬件結構圖如圖三所示。 濾池集控主站管理CCLINK網絡上八個從站(每個從站監控三個濾池)共對24個濾池的1100點數據進行處理和交換;監控兩台風機、兩台反衝泵運行;對關鍵數據進行處理並上送到廠級站 。濾池集控主站的功能有: ① 動畫監視。以動畫形式實時顯示24格濾池各個閥門開關狀態、到位情況、故障發生情況等;顯示各個濾格狀態(包括正常過濾、衝洗、觸摸屏狀態、手動控製等);顯示風機水泵運行及故障情況;實時顯示水位值及1小時內濾格水位變化趨勢。 ② 監控兩台風機、兩台反衝泵運行。對風機變頻器進行選擇、變頻器頻率設置。 ③ 實時操作。執行對濾池進行強衝;排水閥、氣衝閥、水衝閥的統一管理(同一時刻隻能打開一個閥門)。 ④ 流程的選擇。根據實際情況選擇氣水衝洗和單純水衝流程。 ⑤ 實時數據的顯示。以數字和曲線形式實時顯示24格濾池的水位及1小時內水位走勢;以數字和矩形圖形式實時顯示24格濾池的運行時間。 ⑥ 曆史數據查詢。觸摸屏可存儲三千條記錄(保持三個月的運行參數不刷新)。記錄包括:24個濾池衝洗發生時間結束時間;濾池所處狀態(全自動/觸摸監控);24格濾池各個閥門故障發生時間等。 ⑦ 故障查詢。當濾格閥門故障報警發生時,用戶查看具體的故障類型、位置和發生時間。 ⑧ 參數設置。可對濾池運行時間、運行水位;濾池水衝時間、氣衝時間;閥門開關時限;啟動反衝泵台數;風機變頻器選擇等,通過人機對話方式由技術人員設置,此功能隻能通過密碼進入。 二、 係統軟件設計 1、濾池集控主站軟件設計 濾池集控主站其結構圖如下: 主站軟件包括24格濾池排隊衝洗、CCLINK網絡管理、兩台風機監控、兩台反衝泵監控、實時數據監測、故障診斷報警、與廠站通信等。 2、濾池就地控製單元軟件設計 濾池就地控製單元包括:單格濾池控製、C網絡管理(CCLINK網絡)、R網絡管理(RS485網絡)、人機界麵、實時數據、故障診斷、風機及反衝泵監控等功能。 單dan格ge濾lv池chi控kong製zhi執zhi行xing自zi動dong過guo濾lv監jian測ce濾lv池chi水shui位wei,根gen據ju濾lv池chi水shui位wei的de情qing況kuang及ji時shi調tiao整zheng出chu水shui閥fa的de開kai度du,使shi濾lv池chi保bao持chi在zai過guo濾lv水shui位wei。當dang運yun行xing周zhou期qi到dao或huo強qiang衝chong或huo水shui頭tou損sun失shi以yi達da到dao時shi,濾lv池chi進jin行xing自zi動dong反fan衝chong洗xi。單dan格ge濾lv池chi控kong製zhi軟ruan件jian流liu程cheng如ru圖tu六liu所suo示shi。 三、 係統運行 筆(bi)架(jia)山(shan)水(shui)廠(chang)普(pu)通(tong)快(kuai)濾(lv)池(chi)係(xi)統(tong)在(zai)投(tou)入(ru)運(yun)行(xing)五(wu)個(ge)月(yue)來(lai),一(yi)直(zhi)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)。見(jian)圖(tu)七(qi)及(ji)圖(tu)八(ba)所(suo)示(shi)濾(lv)池(chi)車(che)間(jian)改(gai)造(zao)前(qian)後(hou)濾(lv)池(chi)控(kong)製(zhi)櫃(gui)比(bi)較(jiao)。濾(lv)池(chi)水(shui)質(zhi)也(ye)有(you)所(suo)提(ti)高(gao),且(qie)運(yun)行(xing)周(zhou)期(qi)比(bi)過(guo)去(qu)延(yan)長(chang)50%。工(gong)人(ren)的(de)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)得(de)到(dao)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di),激(ji)發(fa)工(gong)人(ren)強(qiang)烈(lie)的(de)學(xue)習(xi)興(xing)趣(qu)。係(xi)統(tong)的(de)自(zi)診(zhen)斷(duan)功(gong)能(neng)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong),設(she)備(bei)的(de)維(wei)護(hu)率(lv)得(de)到(dao)了(le)很(hen)大(da)提(ti)高(gao)。基(ji)本(ben)上(shang)能(neng)實(shi)現(xian)無(wu)人(ren)值(zhi)守(shou)。 四、 結束語 現xian場chang總zong線xian技ji術shu,這zhe種zhong網wang絡luo通tong信xin技ji術shu滲shen透tou於yu自zi動dong控kong製zhi儀yi表biao和he係xi統tong中zhong的de結jie果guo。在zai自zi動dong控kong製zhi領ling域yu已yi經jing得de到dao越yue來lai越yue多duo的de應ying用yong,毋wu庸yong置zhi疑yi,該gai技ji術shu具ju有you廣guang大da前qian景jing。
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