FCS與DCS混合式集成控制系統(tǒng)研究
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FCS和DCS的系統(tǒng)集成可以有兩種方式：一種是FCS網(wǎng)絡(luò)(FCSnet)通過網(wǎng)關(guān)(Gateway)與DCS網(wǎng)絡(luò)(DCSnet)集成，在各自網(wǎng)絡(luò)上直接交換信息，如圖3所示；另一種是FCS和DCS分別掛接在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)( Intranet)上，通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)間接交換信息。
FCS和DCS的集成具有以下4個特點：①獨立安裝FCS，對DCS幾乎不做任何變更，只需在DCSnet上接一臺網(wǎng)關(guān)；②FCS是一個完整的系統(tǒng)，不必借用比DCS的資源；③既有利于FCS的發(fā)展和推廣，又有利于充分利用現(xiàn)有DCS的資源；④系統(tǒng)投資大，適用于新建裝置。
基于混合控制的多軸超聲檢測系統(tǒng)
多軸超聲檢測系統(tǒng)要完成的主要功能如下：多軸聯(lián)動超聲自動掃查檢測；棒材的螺旋面成像、橫截面成像和縱截面成像；鍛件和碳纖維的平面掃描；準(zhǔn)三維掃描成像；A/B/C成像和分析；缺陷定量及其缺陷圖像分析；缺陷定位及標(biāo)記等。
該超聲檢測系統(tǒng)的各個I/O組件及各主件內(nèi)部的各模塊之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系采用了傳統(tǒng)的并行網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)引入了CANbus，通過該總線可以實現(xiàn)對現(xiàn)場伺服控制器直接控制，同時還可實現(xiàn)該系統(tǒng)同其他超聲設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。如果采用多主模式還可以向上融入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。多軸超聲檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4。
為了完成多軸聯(lián)動超聲自動掃查檢測，采用CAN總線對多臺伺服電機進行控制。系統(tǒng)中選用安裝在控制站中的CAN總線適配卡與CAN總線相連，實現(xiàn)現(xiàn)場總線和DCS輸入輸出總線集成，現(xiàn)場節(jié)點是帶有CAN控制端口的6只伺服控制器，通過伺服控制器來完成對外圍的伺服電機的控制，實現(xiàn)各種點位運動。采用德國百格拉公司的TCL6系列控制器，該型控制器除了具有伺服控制器的全部基本功能外，它還內(nèi)置可編程邏輯控制器(PLC)，可以編程控制，通過在TCL6基礎(chǔ)上添加CAN通訊接口，實現(xiàn)遠程控制。
基于現(xiàn)場總線的通訊和控制策略：首先初始化CAN總線適配卡和CAN通訊接口；實現(xiàn)總線適配卡與控制器之間的通訊。其次，通過總線傳輸數(shù)據(jù)到控制器中，PC機先把需要下傳的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寫入PCCAN卡中，PCCAN卡把該數(shù)據(jù)傳送到總線上，當(dāng)與總線數(shù)據(jù)中的包含的目的地址相同的控制器探測到總線上的該數(shù)據(jù)，開始接受該數(shù)據(jù)并檢查數(shù)據(jù)在傳送中是否被破壞，如完整將執(zhí)行該指令，同時向PCCAN傳送肯定的回答信息。當(dāng)通訊建立后，電機按指令完成動作，通過PLC可以把固定的運動方式固化在控制器中。為了減輕總線的通訊壓力，通過PLC編程來完成主要的運動控制工作。例如，在已知運動軌跡的情況下，采用電子齒輪比模式時，把已知運動軌跡分段并把每段的電子齒輪比一起編入特定的PLC程序段中，完成以主軸電機為主的隨動控制。
實際運用中，只需從總線發(fā)出一個開始的廣播信號，下屬電機的運動控制就由PLC單獨完成，PLC通過計算光電編碼器反饋的信號，適時調(diào)用預(yù)制的電子齒輪比來完成復(fù)雜的運動。這種處理方式就比上位機通過總線實時訪問光電編碼器的信號來改變每臺電機的電子齒輪要簡單，總線只需按照監(jiān)視界面讀取電機位置狀態(tài)即可。采用這樣的設(shè)計可減少總線50%的通訊任務(wù)，也減輕了上位機的工作強度，以便上位機有更多的資源解決其它運算任務(wù)。
該系統(tǒng)能夠較好完成多功能檢測系統(tǒng)的要求，由于選擇了總線控制，使系統(tǒng)較以前的控制方式可靠性得到大大提高，同時還連線簡化。同時因為內(nèi)置PLC的伺服控制器的運用，這使得上位機的一部分工作移到下位機處理，上位機就有了更多的資源來進行相應(yīng)的圖像處理等工作。
結(jié) 論
根據(jù)測控系統(tǒng)中FCS與DCS的特點，本文分析了FCS與DCS的控制機理和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了“FCS和DCS輸入輸出總線的集成”、“FCS和DCS網(wǎng)絡(luò)的集成”和“FCS和DCS的集成”三種混合式控制模型，并對混合式控制模型采用的控制策略和通訊機理做了研究。通過多軸超聲檢測系統(tǒng)項目的研究和現(xiàn)場實施驗證了FCS和DCS的集成模型的可行性，并對該模型在項目實施應(yīng)用過程遇到的技術(shù)難點作了詳細闡述。
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