PROFIBUS IO 300B在食品廠流程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘 要
黑龍江北大荒豐威食品有限公司的豐威面粉廠座落于豐威食品工業(yè)園,該項(xiàng)目一期投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年加工面粉10萬(wàn)噸。該面粉加工控制系統(tǒng)選用Siemens S7 315-2DP和 鼎實(shí) PROFIBUS分布式IO 300B的解決方案。由于PROFIBUS是國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，具有開(kāi)放性好、第三方產(chǎn)品種類多、產(chǎn)品互換性兼容性好的特點(diǎn)，故本系統(tǒng)選用北京鼎實(shí)科技的PROFIBUS分布式IO連接西門子S7-300 PLC，不僅使系統(tǒng)性能價(jià)格比提高，還增加了在線IO模塊診斷、安全輸出等功能，值得同行借鑒、推廣。
1、 自控系統(tǒng)的硬件選擇
食品加工中的面粉生產(chǎn)流程主要是順序邏輯控制，這正是PLC控制的優(yōu)勢(shì)所在。在此工程中，PROFIBUS主站選S7-300 PLC，分布式IO選用北京鼎實(shí)公司DS300B系列PROFIBUS分布式IO。DS300B系列是可擴(kuò)展模塊。PROFIBUS通訊適配器CC-PB-1.0帶有標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP接口，開(kāi)關(guān)量、模擬量模塊通過(guò)冗余的CAN 總線進(jìn)行擴(kuò)展，最多可以擴(kuò)展16個(gè)模塊。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛的組合以用于擴(kuò)展。其中的稱重儀表(RS484)通過(guò)鼎實(shí)的PB-B-MODBUS(RS485)轉(zhuǎn)換模塊接入整個(gè)Profibus DP網(wǎng)絡(luò)。
2、總體控制要求及功能
2、總體控制要求及功能
面粉生產(chǎn)自控系統(tǒng)的要求是對(duì)面粉處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，使生產(chǎn)的面粉達(dá)到要求的配比范圍；在中控室發(fā)出上傳指令時(shí)，將當(dāng)前時(shí)刻運(yùn)行過(guò)程中的主要工作參數(shù)（電機(jī)的起停、料位的位置等）、運(yùn)行狀態(tài)等信息上傳到中控室。功能如下：
?。?）控制操作：
在中心控制室能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟停某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC的某些參數(shù)等。
?。?）顯示功能：
用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。
?。?）數(shù)據(jù)管理：
依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，為設(shè)備的檢修、故障等提供依據(jù)，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。
（4）報(bào)警功能：
當(dāng)某一模擬量（如壓力、料位等）測(cè)量值超過(guò)給定范圍或某一開(kāi)關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開(kāi)關(guān)）發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。
（5）打印功能：
可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。
3、系統(tǒng)構(gòu)成及其布局
?。?）控制操作：
在中心控制室能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟停某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC的某些參數(shù)等。
?。?）顯示功能：
用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。
?。?）數(shù)據(jù)管理：
依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，為設(shè)備的檢修、故障等提供依據(jù)，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。
（4）報(bào)警功能：
當(dāng)某一模擬量（如壓力、料位等）測(cè)量值超過(guò)給定范圍或某一開(kāi)關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開(kāi)關(guān)）發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。
（5）打印功能：
可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。
3、系統(tǒng)構(gòu)成及其布局
如果采用常規(guī)集中控制方式，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)電纜連接到集中控制室內(nèi)的PLC上，由于工藝線路長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)分布范圍廣，需要敷設(shè)大量的電纜及橋架，且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，根據(jù)工藝劃分，系統(tǒng)共設(shè)了1個(gè)主站、10個(gè)子站、1個(gè)操作員站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO遠(yuǎn)程模塊，。其自控系統(tǒng)見(jiàn)下圖
控制級(jí)主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對(duì)面粉處理生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)輸送到管理層。根據(jù)本廠工藝流程和總平面布置，結(jié)合設(shè)備的位置和供配電范圍，按照控制對(duì)象的區(qū)域、設(shè)備數(shù)量，以就近采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，在磨粉間設(shè)立中控室。主站與現(xiàn)場(chǎng)子站之間采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線。現(xiàn)場(chǎng)子站采用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO，每個(gè)DS300B由1個(gè)PROFIBUS通訊適配器模塊和其它若干數(shù)字量、模擬量輸入及輸出模塊組成。工藝流程如下：
篩選（平面篩）→磁選→磨粉→篩理→面粉半成品→絞龍→基粉倉(cāng)→配粉倉(cāng)→混合機(jī)→打包倉(cāng)→保險(xiǎn)篩→磁選→打包→入庫(kù)
篩選（平面篩）→磁選→磨粉→篩理→面粉半成品→絞龍→基粉倉(cāng)→配粉倉(cāng)→混合機(jī)→打包倉(cāng)→保險(xiǎn)篩→磁選→打包→入庫(kù)
DS300B系列分布式IO用于磨粉、篩理、面粉半成品、絞龍、基粉倉(cāng)、配粉倉(cāng)、混合機(jī)。用到數(shù)字量300點(diǎn)左右，模擬量20點(diǎn)左右。
4、系統(tǒng)軟件
1)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用Kingview6.2組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。4、系統(tǒng)軟件
2）組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、料位狀態(tài)、壓力等模擬量的采集和處理，并顯示在工作站的HMI上；對(duì)加工處理中的一些重要的物理量如各個(gè)電機(jī)的起停狀態(tài)、頻率、壓力、料位等都實(shí)時(shí)顯示在工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
3）STEP7可以利用IEC-1131標(biāo)準(zhǔn)中八種編程語(yǔ)言中的6種（STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL）進(jìn)行編程。
5、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)應(yīng)用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO替代西門子ET200方案，通信控制器 CC-PB-1.1 與擴(kuò)展 IO模塊之間的數(shù)據(jù)交換采用高速、 冗余的數(shù)據(jù)通道， 確保整個(gè)系統(tǒng)安全，可靠。豐富的診斷功能，使 PLC 主站快速監(jiān)測(cè)到每個(gè) I/O 模塊的工作狀態(tài)及故障狀態(tài)，以便及時(shí)采取措施確保控制系統(tǒng)的安全。在保證工程質(zhì)量的前提下大大降低了硬件成本。此方案自控系統(tǒng)在該食品加工廠投入使用以來(lái)，運(yùn)行至今系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。設(shè)備具有調(diào)試簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全、效率高、故障率低的特點(diǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)由于軟硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便了工程技術(shù)人員的安裝、調(diào)試和維修。
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