DP820

 【【【   廈門莫格電氣自動(dòng)化有限公司】】】

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↓、Allen-Bradley(美國(guó)AB)系列產(chǎn)品》
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↓、General electric(通用電氣) →GE←系列產(chǎn)品》
↓、Westinghouse（美國(guó)西屋）系列產(chǎn)品》
↓、SIEMENS(西門子系列產(chǎn)品)
↓、銷售ABB Robots. FANUC Robots、YASKAWA Robots、KUKA Robots、Mitsubishi Robots、OTC Robots、Panasonic Robots、MOTOMAN Robots
↓、estinghouse（西屋）： OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、MAX1000系統(tǒng)備件
↓、Invensys Foxboro（福克斯波羅）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出模塊）順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號(hào)處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
↓、Invensys Triconex: 冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結(jié)構(gòu)的zui現(xiàn)代化的容錯(cuò)控制器⑨Siemens(西門子)：Siemens MOORE， Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等
↓、Bosch Rexroth（博世力士樂(lè)）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。

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一 引言DP820 

利用嵌入式技術(shù),可以很容易地將以太網(wǎng)技術(shù)引入到工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域,與現(xiàn)場(chǎng)總線分工合作，有機(jī)結(jié)合成為解決當(dāng)前中、大型自控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性矛盾的主要途徑之一。

我們?cè)跐?jì)南正昊化纖新材料有限公司滌綸短纖維后處理控制系統(tǒng)中使用新一代控制系統(tǒng)理念。采用ControlLogix系統(tǒng)，結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),進(jìn)行系統(tǒng)集成,使得系統(tǒng)的可靠性、*性、開放性、易維護(hù)性及可擴(kuò)展性大大提高。整個(gè)自動(dòng)化控制過(guò)程嚴(yán)格按照滌綸短纖維后處理工藝流程進(jìn)行，并有多級(jí)報(bào)警記錄，完成不同的過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)了管控一體化，優(yōu)化和提高了系統(tǒng)控制的性能和效率。

二 控制系統(tǒng)的構(gòu)成與配置

濟(jì)南正昊化纖新材料有限公司目前擁有兩條滌綸短纖維生產(chǎn)流水線，年產(chǎn)量為7萬(wàn)噸?？刂葡到y(tǒng)采用的是美國(guó)ROCKWELL公司的具有冗余功能的ControlLogix系統(tǒng)，每條生產(chǎn)流水線具有相同的硬件和軟件配置。其硬件結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)配置如圖（一）所示：

系統(tǒng)下層由美國(guó)羅克韋爾公司的ControlLogix 5555 PLC、Flex I/O、1336-Force變頻器以及歐姆龍小型PLC組成。ControlLogix 5555 PLC與現(xiàn)場(chǎng)Flex I/O之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet連接；與1336-Force變頻器和歐姆龍小型PLC之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet和DeviceNet連接。DeviceNet與ControlLogix之間通過(guò)1788-CN2DN模塊連接，共同完成滌綸短纖維后處理的過(guò)程控制及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量和控制任務(wù)。

系統(tǒng)上層采用三臺(tái)戴爾工控機(jī)作為監(jiān)控站,其中一臺(tái)作為工程師站，兩臺(tái)作為操作員站。工程師通過(guò)工程師站完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)， 建立過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)， 建立流程圖畫面， 編制各種報(bào)表， 設(shè)計(jì)控制程序等功能;操作人員通過(guò)操作員站完成對(duì)連續(xù)和非連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制，信號(hào)報(bào)警和報(bào)警打印， 趨勢(shì)打印和顯示， 日志和報(bào)表打印， 流程圖畫面顯示， 系統(tǒng)狀態(tài)顯示等功。每臺(tái)工控機(jī)上個(gè)安裝一塊1784-PCIC卡(把PC機(jī)連上由ControlLogix 5555 PLC與現(xiàn)場(chǎng)Flex I/O之間構(gòu)成的ControlNet網(wǎng)絡(luò)),配以WINDOWS 2000 SERVER操作系統(tǒng)和美國(guó)羅克韋爾公司的RSView 32 為運(yùn)行環(huán)境。系統(tǒng)軟件具有豐富的流程操作、監(jiān)控、通信、報(bào)警、管理、趨勢(shì)記錄和診斷功能，完成滌綸短纖維后處理工藝流程控制和各種參數(shù)顯示。信息中心通過(guò)ETHERNET與工控機(jī)連接,實(shí)時(shí)采集滌綸短纖維后處理控制的各種參數(shù)和生成生產(chǎn)系統(tǒng)報(bào)表,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和協(xié)調(diào)管理功能。

（1）、主控站

濟(jì)南化纖滌綸短纖維后處理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主控站采用的是美國(guó)羅克韋爾公司的具有冗余功能的ControlLogix 系統(tǒng)。ControlLogix 系統(tǒng)具有開發(fā)性能好、可靠性高、診斷功能強(qiáng)、編程功能豐富等優(yōu)點(diǎn)。按照工藝控制功能要求和分散控制的設(shè)計(jì)思想，每條生產(chǎn)線的主控制站系統(tǒng)有兩套硬件*相同的配置單元,其配置如圖（二）所示。

其中1756-PA72為電源模塊;1756-L55M13為處理器，該處理器具有很大的存儲(chǔ)容量(1.5M)和很強(qiáng)的運(yùn)算功能, 能完成多種操作控制;通過(guò)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet、DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)接受上一級(jí)指令和對(duì)本單元機(jī)組內(nèi)各控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。主控系統(tǒng)通過(guò)1756-SRM冗余模塊,完成系統(tǒng)的冗余功能;通過(guò)1756-CNBR通信模塊,連接ControlNet網(wǎng)絡(luò).實(shí)時(shí)接收和發(fā)送ControlNet網(wǎng)絡(luò)上的信息.

（2）、現(xiàn)場(chǎng)Flex I/O

美國(guó)ROCKWELL 公司生產(chǎn)的Flex I/O 系列產(chǎn)品是一種靈活的、高性能價(jià)格比的適合于分布式應(yīng)用的模塊化I/O系統(tǒng).它可以提供那些由大型的、機(jī)架安裝的I/O系統(tǒng)所能提供的所有功能.通過(guò)Flex I/O,可以獨(dú)立地選擇I/O類型和網(wǎng)絡(luò)(Remoto I/O;Profibus-DP; ControlNet;ETHERNET/IP等)來(lái)滿足飲用的需要. 濟(jì)南正昊化纖新材料有限公司滌綸短纖維生產(chǎn)線中每條生產(chǎn)線配置六個(gè)現(xiàn)場(chǎng)Flex I/O (1-6)站. 現(xiàn)場(chǎng)的Flex I/O站是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接線連接到現(xiàn)場(chǎng)傳感器或現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集或控制輸出。由主控站處理器通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)下達(dá)的各種命令控制信息，以完成各種實(shí)際操作?，F(xiàn)場(chǎng)Flex I/O (1-6)中,各單元分別由適配器模塊(1794-ACRN15);開關(guān)量輸入/輸出模塊(1794-IB16XOB16P;1794-IB16;1794-OB16);模擬量輸入/輸出模塊(1794-IE8,1794-OE8)和RTD模塊(1794-IR8)組成.以現(xiàn)場(chǎng)Flex I/O—2為例,其配置如圖（三）所示。

其中1794-ACRN15是一種適配器模塊,用于Flex I/O連接ControlNet網(wǎng)絡(luò)并與主控系統(tǒng)進(jìn)行通信,傳遞各種信號(hào)和命令的通道。每個(gè)適配器可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)端子模塊,允許zui大點(diǎn)數(shù):256點(diǎn)數(shù)字I/O，64點(diǎn)模擬I/O輸入，32點(diǎn)模擬I/O輸出。1794-IR8是RTD輸入模塊,它提供(16位)8路RTD輸入,能將現(xiàn)場(chǎng)鉑電阻信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào),大大提高控制的速度和精度.

（3）設(shè)備層DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)

濟(jì)南正昊化纖新材料有限公司現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層采用現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet，DeviceNet的特點(diǎn)有：減少安裝成本和硬件的費(fèi)用;減少啟動(dòng)時(shí)間; 開放的技術(shù)和有獨(dú)立的組織管理—ODVA.采用Producer/Consumer技術(shù);同一電纜中包括動(dòng)力線和信號(hào)線;移出、插入和替換設(shè)備無(wú)需斷電;在線組態(tài)網(wǎng)絡(luò)（初始化和運(yùn)行時(shí)）;自動(dòng)重新組態(tài)所替換的故障設(shè)備.
系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet主要用于1336-Force變頻器、歐姆龍PLC和主控系統(tǒng)之間的連接. 通過(guò)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)接收和發(fā)送變頻器的上百個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示和實(shí)時(shí)控制;同時(shí)保證歐姆龍PLC所采集的烘干、切斷和打包等現(xiàn)場(chǎng)單元所有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng).通過(guò)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)把采集的數(shù)據(jù)和相關(guān)的處理和控制信息通過(guò)ControlNet和以太網(wǎng)傳輸?shù)焦芾韺?實(shí)現(xiàn)了管控一體化.

(4) 動(dòng)力單元

濟(jì)南正昊化纖新材料有限公司滌綸短纖維生產(chǎn)線中動(dòng)力單元選用美國(guó)A-B公司1336 FORCE變頻器. 1336 FORCE變頻器在傳統(tǒng)交流變頻器的基礎(chǔ)上集成了高性能的馬達(dá)控制、數(shù)字通訊和*的動(dòng)力結(jié)構(gòu)。同時(shí)1336 FORCE變頻器提供非常簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)定和操作、罕見的靈活性和突出的控制功能。

1336 FORCE變頻器使用的IGBT（絕緣柵雙極型三極管）功率模塊和高級(jí)的控制算法，以提供任何速度下的平穩(wěn)的性能、超常的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)低噪聲、高效率的運(yùn)行。

1336 FORCE變頻器具備基于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線接口外，zui大可連接64個(gè) FORCE 逆變器、采用廣播方式進(jìn)行通訊，提供標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的編程.有了此功能,充分保證同步控制的可靠性.

三、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

濟(jì)南正昊新材料有限公司滌綸短纖維生產(chǎn)線的人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由位于主控室的兩套R(shí)SView 32計(jì)算機(jī)操作員站和一套R(shí)SView 32工程師站組成。操作員站和工程師站安裝WINDOWS 2000操作系統(tǒng)作為RSView 32運(yùn)行平臺(tái)。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)（ETHERNET）與ControlLogix 系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

監(jiān)控系統(tǒng)由系統(tǒng)主畫面和100多幅子畫面組成，全面直觀反映了滌綸短纖維生產(chǎn)的全部過(guò)程。畫面之間的切換用鼠標(biāo)簡(jiǎn)單的擊點(diǎn)工藝畫面鍵或功能指示鍵即可,操作十分簡(jiǎn)便。

（1）監(jiān)控畫面及主要功能

主要功能畫面有：
反映設(shè)備狀態(tài)的生產(chǎn)準(zhǔn)備畫面，反映網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置的示意圖，如系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)連接圖，監(jiān)視操作站和PLC的工作狀態(tài)，并監(jiān)視操作站與主控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)Flex I/O和動(dòng)力單元之間的通訊網(wǎng)狀態(tài)。

反映實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)圖，如生產(chǎn)工藝流程圖;PID控制圖;同步控制系統(tǒng)圖等,直接顯示滌綸短纖維后處理過(guò)程中的所有工藝參數(shù)，PID調(diào)節(jié)中的各個(gè)參數(shù)及同步控制中各個(gè)參數(shù)。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性同步控制的可靠性。

該監(jiān)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的報(bào)警和數(shù)據(jù)管理功能。在滌綸短纖維后處理的過(guò)程中，各類工藝參數(shù)或設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，除了他們所在的畫面會(huì)自動(dòng)顯示出來(lái)，故障總表中會(huì)記錄故障發(fā)生的時(shí)間、來(lái)源和恢復(fù)的時(shí)間。便于及時(shí)找出故障原因并予以排除，提高了現(xiàn)場(chǎng)處理故障的能力。各類工藝參數(shù)或設(shè)備的數(shù)據(jù)根據(jù)用戶的需要可以實(shí)時(shí)保存在各個(gè)系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)里，同時(shí)根據(jù)用戶的設(shè)定一個(gè)星期或一個(gè)月或一年或幾年數(shù)據(jù)庫(kù)更新一次。按照工藝的要求，實(shí)時(shí)或定時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)里打印各種報(bào)表，如各班生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表、日生產(chǎn)量表、月生產(chǎn)量表和各種故障信息表。

（2）系統(tǒng)的安全策略

本系統(tǒng)的安全策略，利用WINDOWS 2000和RSView 32提供的雙重安全功能。WINDOWS 2000在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層面負(fù)責(zé)管理操作人員或系統(tǒng)管理員登錄，而RSView 32通過(guò)設(shè)置不同的安全級(jí)別在應(yīng)用層面對(duì)用戶的操作權(quán)限進(jìn)行控制，從而保證系統(tǒng)和正常操作，防止越權(quán)操作。為保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)提供操作員和工程師二種權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全機(jī)制。

四．結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)在濟(jì)南化纖新材料有限公司已穩(wěn)定運(yùn)行一年多,目前產(chǎn)品的合格率達(dá)98%以上，其中優(yōu)等品占94%以上.運(yùn)行結(jié)果表明由ControlLogix、FieldBus和工業(yè)以太網(wǎng)（ETHERNET）的結(jié)合而成的新一代控制系統(tǒng)能充分滿足化纖控制系統(tǒng)中高精度的同步控制要求，對(duì)化纖生產(chǎn)廠的安全運(yùn)行、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)基于FCS及工控軟件（RSView 32）所組成的監(jiān)控系統(tǒng)，具有*性、開放性、成本低等特點(diǎn)。它可將來(lái)自不同公司的不同類型產(chǎn)品無(wú)縫地組合成一體，并以一體化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了安全、透明、經(jīng)濟(jì)的需要。

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