現(xiàn)場總線技術(shù)在連云港水泥磨控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

連云港魯碧水泥磨系統(tǒng)，主要有皮帶機、破碎機、提升機、水泥磨等設(shè)備組成，現(xiàn)場設(shè)備繁多，控制點分散，從原材料收集到成品包裝，控制設(shè)備百余臺，傳統(tǒng)控制一般只對水泥磨設(shè)立自控系統(tǒng)，其他區(qū)域設(shè)備采用手動。為了對整個系統(tǒng)采用自動控制，減少操作人員勞動強度，我們利用現(xiàn)場總線技術(shù)，采用集中管理分散控制的原則，完成了系統(tǒng)的自動控制。

2.系統(tǒng)配置

本系統(tǒng)采用SIEMENS公司W(wǎng)inCC/S7-300系列中型計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是新一代開放系統(tǒng)，由運行于Windows2000網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)環(huán)境下的WinCC監(jiān)控與系統(tǒng)軟件包和S7-300回路邏輯控制器構(gòu)成。其中WinCC是基于Client/Server結(jié)構(gòu)的軟件，WinCC服務(wù)器軟件維護整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫，WinCC監(jiān)控站軟件是系統(tǒng)的人機界面。通過加裝I/O driver，WinCC還可以與AB、Modicon等第三方控制器連接。

系統(tǒng)以“集散控制、分層結(jié)構(gòu)”為主要特點，整個自動化系統(tǒng)可分為三層：

第一層：數(shù)據(jù)采集層：現(xiàn)場參數(shù)檢測與終端執(zhí)行。

第二層：控制層：分散的數(shù)據(jù)處理、過程控制，各站之間采用PROFIBUS DP通訊

第三層：上位機管理層：集中操作監(jiān)視。與控制層采用TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

結(jié)合本生產(chǎn)線工藝布置和特點，我們使用了一臺S7-300控制器、兩臺研華IPC610工控機，研華工控機同時運行WinCC服務(wù)器軟件和監(jiān)控站軟件，負(fù)責(zé)維護集成實時過程數(shù)據(jù)庫和提供人機接口。一臺EPSON針式打印機打印生產(chǎn)報表和過程數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

每個S7-300控制器主機架有8個I/O插槽，最多可處理1024個I/O點(其中模擬量I/O點最多為128個)，可以控制32個回路。研華工控機采用主頻為2.5GHz的pentiumⅣCPU，512MB SDRAM 內(nèi)存，40GB UltraSCSI 接口硬盤。 S7-300控制器和上位機采用10/100兆自適應(yīng)工業(yè)以太網(wǎng)?？刂破髋cET200站之間通過profibus電纜進行通訊。打印機掛在工程師站，完成報表打印功能。

3.控制層策略

該生產(chǎn)線的控制以邏輯控制為主兼有少量過程控制。利用S7-300控制器主要功能是完成設(shè)備起停以及控制參數(shù)的監(jiān)視和調(diào)整、邏輯連鎖、故障及報警的處理、歷史數(shù)據(jù)的采集及歷史趨勢的顯示和打印，生產(chǎn)報表的生成和打印等。

3.1邏輯控制及常規(guī)PV點組態(tài)

根據(jù)水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)控制要求和特點，每個設(shè)備都設(shè)定了單機/連鎖運行方式，提高了設(shè)備運行的靈活性和可靠性；

在回路控制程序中對每一個常規(guī)PV點進行了：I/O地址分配、輸入（輸出）范圍設(shè)定、工程量單位轉(zhuǎn)換、報警范圍設(shè)定等功能。

3.2建立時間中斷模型

針對S7300控制系統(tǒng)計時器、計數(shù)器數(shù)量有限，而本控制系統(tǒng)設(shè)備繁多，順序控制必須實現(xiàn)逆起、順停、齊起、齊停的要求，利用系統(tǒng)本身的特點，在CPU設(shè)立內(nèi)存時鐘，每10MS通斷一次，編程建立時間中斷模型。

系統(tǒng)通過不斷的調(diào)用模型，進行時間累計，實現(xiàn)延時開、延時關(guān)等功能，使得皮帶、料流連鎖控制的順停、逆起、齊停、齊起功能得以實現(xiàn)，此方案節(jié)約了系統(tǒng)資源，占用內(nèi)存較少，使得系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，克服了程序中大批量應(yīng)用計時器系統(tǒng)運行時間長、反應(yīng)速度慢的缺點。

3.3故障智能管理模型

針對水泥生產(chǎn)線設(shè)備多、故障點多、生產(chǎn)線啟停時間長的特點，經(jīng)過與工藝人員的交流總結(jié)，開發(fā)出故障智能管理程序，提高生產(chǎn)效率，減少故障停機事件。