冶金業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)控制運(yùn)用

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了冶金業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)控制運(yùn)用范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

1概述

在冶金企業(yè)中,控制系統(tǒng)為分級(jí)結(jié)構(gòu):0級(jí)是采集執(zhí)行層(傳感器和執(zhí)行器),完成物理量的測(cè)量和控制命令的具體執(zhí)行;1級(jí)是控制層(即所謂的基礎(chǔ)自動(dòng)化),完成生產(chǎn)工藝過(guò)程的集中控制;2級(jí)一般為生產(chǎn)模型計(jì)算,用于生產(chǎn)控制的優(yōu)化;3級(jí)為生產(chǎn)管理和調(diào)度系統(tǒng),用于協(xié)調(diào)調(diào)度各工序間的協(xié)同工作;4級(jí)則是企業(yè)信息系統(tǒng)層,這些層面均需有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成互聯(lián)的有機(jī)整體。在2級(jí)以上(含2級(jí))層面大都采用以太網(wǎng),1級(jí)以下(含1級(jí))一般是專用網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)有向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展態(tài)勢(shì)),采用專用的控制設(shè)備及軟件。其中,各種網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成是冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。因此做好控制和管理系統(tǒng)的信息集成,避免出現(xiàn)“自動(dòng)化孤島”,企業(yè)信息化才能落到實(shí)處,且真正發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

2現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

冶金企業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上以可編程邏輯控制器(PLC)和集散控制系統(tǒng)(DCS)為主,為了實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的無(wú)縫集成,就要求各控制系統(tǒng)采用開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、流行的硬件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),因此帶有各種現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在冶金企業(yè)得到大量的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字化、實(shí)時(shí)、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，它主要解決現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的數(shù)字通信，以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。

2.1現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)傳遞精度及可靠性高、可維護(hù)性好,并充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)智能型設(shè)備可數(shù)字式傳輸?shù)奶亻L(zhǎng)。

(2)功能分散,反應(yīng)速度提高,現(xiàn)場(chǎng)儀表具有高層次功能,某種程度上承擔(dān)了系統(tǒng)的控制功能。(3)通過(guò)增加本安物理通道,可應(yīng)用于危險(xiǎn)區(qū)域。

(4)增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)信息集成能力。

(5)具有開(kāi)放性、互操作性、互換性、可集成性。

(6)降低了系統(tǒng)及工程成本。

2.2幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)際上現(xiàn)有各種總線及總線標(biāo)準(zhǔn)不下二百多種,具有一定影響和已占有一定市場(chǎng)份額的總線有如下幾種:PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線、FF現(xiàn)場(chǎng)總線、LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線、CANBUS現(xiàn)場(chǎng)總線、WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線、P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線等。

3PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

與其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)相比,PROFIBUS的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證,并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造、過(guò)程控制和樓宇自動(dòng)化等。

3.1PROFIBUS概貌

PROFIBUS由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS三個(gè)兼容部分組成。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信,用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4～20mADC信號(hào)傳輸。PROFIBUS-PA專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì),可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在一根總線上,并有本征安全規(guī)范,可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。PROFIBUS-FMS用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。

3.2PROFIBUS傳輸技術(shù)

PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類型:

(1)用于DP和FMS的RS-485傳輸

為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚€性總線,傳輸速率:9.6kbit/s～12Mbit/s,采用屏蔽雙絞電纜,也可取消屏蔽,取決于環(huán)境條件。不帶中繼時(shí)每分段32個(gè)站,帶中繼時(shí)最多到127個(gè)站。

(2)用于PA的IEC1158-2傳輸

數(shù)字式、位同步數(shù)據(jù)傳輸,傳輸速率:31.25Kbit/s,電壓式,采用雙絞線,屏蔽式或非屏蔽式,可通過(guò)數(shù)據(jù)線遠(yuǎn)程電源供電,能進(jìn)行本征及非本征安全操作。每段32個(gè)站,總數(shù)最多到126個(gè)站,最多可擴(kuò)展至4臺(tái)中繼器。分段偶合器將IEC1158-2傳輸技術(shù)總線段與RS-485傳輸技術(shù)總線段連接,偶合器使RS-485信號(hào)與IEC1158-2信號(hào)相適配,它能為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程電源供電,且供電裝置可限制IEC1158-2總線的電流和電壓。

(3)光纖

在電磁干擾很大的環(huán)境下可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體，一是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50m情況下使用，另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1km情況下使用。

3.3PROFIBUS-DP的診斷功能

經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷功能能對(duì)故障進(jìn)行快速定位,診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級(jí),分別為:本站診斷操作,本站設(shè)備的一般操作狀態(tài),如溫度過(guò)高、壓力過(guò)低;模塊診斷操作,一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障;通道診斷操作,一個(gè)單獨(dú)輸入/輸出位的故障。

3.4PROFIBUS-DP的設(shè)備類型

第一類DP主站(DPM1)是中央可編程序控制器,如PLC、PC等,它在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站(如DP從站)交換信息。

第二類DP主站(DPM2)是可進(jìn)行編程、組態(tài)、診斷的設(shè)備。在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用,完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。DP從站是二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器、閥門等。

3.5PROFIBUS-DP的系統(tǒng)行為

系統(tǒng)行為主要取決于DPM1的操作狀態(tài),這些狀態(tài)由本地或總線的配置設(shè)備所控制。主要有以下三種狀態(tài):(1)停止在這種狀態(tài)下,DPM1和DP從站之間沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸。(2)清除在這種狀態(tài)下,DPM1讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀態(tài)。(3)運(yùn)行在這種狀態(tài)下,DPM1處于數(shù)據(jù)傳輸階段,循環(huán)數(shù)據(jù)通信時(shí),DPM1從DP從站讀取輸入信息并向從站寫(xiě)入輸出信息。DPM1設(shè)備在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi),以有選擇的廣播方式將其本地狀態(tài)周期性地發(fā)送到每一個(gè)有關(guān)的DP從站。如果在DPM1的數(shù)據(jù)傳輸階段中發(fā)生錯(cuò)誤,DPM1將所有有關(guān)的DP從站數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)入清除狀態(tài),而DP從站將不再發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。在此之后,DPM1轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。

(1)DPM1和DP從站之間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸

在對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時(shí),用戶對(duì)DP從站與DPM1的關(guān)系做出規(guī)定,確定哪些DP從站被納入信息交換的循環(huán)周期,哪些被排斥在外。DPM1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳輸分三個(gè)階段:參數(shù)設(shè)定、組態(tài)、數(shù)據(jù)交換。在參數(shù)設(shè)定階段,每個(gè)從站將自己的實(shí)際組態(tài)數(shù)據(jù)與從DPM1接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。只有當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)與所需的組態(tài)數(shù)據(jù)相匹配時(shí),DP從站才進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)傳輸階段。

(2)DPM1和系統(tǒng)組態(tài)設(shè)備間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸

除主—從功能外,PROFIBUS-DP允許主—主之間的數(shù)據(jù)通信,這些功能使組態(tài)和診斷設(shè)備通過(guò)總線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。

(3)同步和鎖定模式

DP主站設(shè)備也可向單獨(dú)的DP從站、一組從站或全體從站同時(shí)發(fā)送控制命令。在這種模式中，所編址的從站輸出數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下。在這之后的用戶數(shù)據(jù)傳輸周期中，從站存儲(chǔ)接收到輸出的數(shù)據(jù),但它的輸出狀態(tài)保持不變;當(dāng)接收到下一同步命令時(shí),所存儲(chǔ)的輸出數(shù)據(jù)才發(fā)送到外圍設(shè)備上。用戶可通過(guò)非同步命令退出同步模式,鎖定控制命令使得編址的從站進(jìn)入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下,直到主站發(fā)送下一個(gè)鎖定命令時(shí)才可以更新。用戶可以通過(guò)非鎖定命令退出鎖定模式。

3.6PROFIBUS控制系統(tǒng)配置的幾種形式

(1)總線接口型

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不具備PROFIBUS接口,采用分散式I/O作為總線接口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。這種模式設(shè)備成本低,但能很好地發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

(2)單一總線型

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具有PROFIBUS接口，適用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)完全的分布結(jié)構(gòu),這種方案設(shè)備成本會(huì)較高。

(3)混合型

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備部分具有PROFIBUS接口，應(yīng)采用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備加分散式I/O混合使用的辦法,是一種靈活的集成方案。

4結(jié)語(yǔ)

冶金工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)當(dāng)前已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí),其發(fā)展對(duì)解決冶金工業(yè)企業(yè)的控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的集成提供了一種強(qiáng)有力的手段。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在冶金工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用中，能節(jié)省大量線纜、槽架、連接件，減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)時(shí)間，方便地實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備之間以及設(shè)備與控制管理層之間的聯(lián)系，為控制信息進(jìn)入公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了條件,使得在整個(gè)工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變成可能,真正實(shí)現(xiàn)了一網(wǎng)到底,為冶金工業(yè)企業(yè)的信息化提供了堅(jiān)實(shí)的通訊保障,顯著提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。