赵惠明(1981-) 男,河北遵化人,助理工程师,(秦皇岛烟草机械有限责任公司,河北 秦皇岛 066000),现从事电气产品设计工作。
摘要:本文主要介绍了全集成自动化控制系统,结合宝鸡制丝线电控系统,阐述了其结构特点,并对该系统的发展应用前景作了描述。
关键词:网络;技术; PROFINET;计算机
Abstract: The paper mainly introduces the integrated auto-control system combining with the architecture features of primary process in Baoji Cigarette Factory, and presents a description of its development in the future.
Key words: Network; Technology; Profinet; Computer
1 引言
全集成自动化是一种集成的平台,可用于整条生产线,从接受订单到技术处理以及生产过程一直到发货。全集成自动化控制系统,可以提高企业的生产效率,节约成本,实现产品的最大利润化。现以宝鸡8000kg/h制丝线控制系统为例介绍如下:
2 系统结构
全集成自动化控制系统的结构按层次可划分为设备控制层,集中监控层,信息管理层。如图1所示,三层网络结构是相互联系、紧密结合的,设备控制层是基础,是控制的主体,大量的控制过程均在这里执行。这三层网络结构并不是严格地割裂开来,设备控制层是基础,是控制的主体,大量的控制过程均在这里执行。监控层主要负责控制过程中的监视和控制参数的输入,是操作平台。信息管理层负责信息的收集,数据的分析等任务。集中监控层主要负责控制过程中的集中监视和控制参数的下达,是操作平台。生产数据管理层负责信息数据的收集与分析,并向厂级MES系统汇总生产数据、接收管理信息,是管理平台。

图1
2.1设备控制层
设备控制层采用现场总线控制系统,每个工艺段由电源控制柜、PLC主站、分布式I/O控制子站、触摸屏、变频器等组成;现场总线采用PROFINET网络结构。通过SCALANCE X200交换机将现场各子站的通讯模块IM151-3 PN连接起来,现场总线实时采集信号,就地数字化,然后通过PROFINET网将信号传送到CPU中进行处理。与传统的现场总线相比,PROFINET是一个用于工业自动化的革新和开放的工业以太网标准(IEC 61158),通过PROFINET,可将现场级的设备一直连接到管理层,使用PROFINET可以实现系统范围内的通讯,并支持工厂范围内的工程与组态,直到现场级均采用IT标准。设备控制层主要特点是每个工艺段都是独立的,可以通过触摸屏来实现对本段的控制。
2.2集中监控层
集中监控层主要由监控计算机、数据采集服务器、工程师站及SCALANCE X414-3E交换机组成,主要实现现场设备的控制、显示设备状态、参数设定及不同PLC之间数据交换等工作。通过冗余的环型光纤以太网将各主要控制段的S7-400 PLC和中控室连接起来,使监控计算机具备了整个系统范围内监控功能,与数据库完全结合,生产数据自动写入数据库保存,以备管理系统进行数据分析,监控机通过C/S模式,监测服务器中的数据,这种控制方式,既能保证控制功能的实现,又能降低成本,在监控机上可以监控每个工艺段的运行状况,包括电机的启停控制、故障报警,水份,温度等参数的显示。
(1)两台数据采集服务器构成冗余系统,数据采集服务器是制丝线监控系统中的关键设备,将客户端通过交换机连接到主服务器和冗余服务器上,正常工作时,一台采集数据,另一台作同步备份,如果其中一台服务器发生故障时,另一台冗余服务器会立刻投入到运行当中,这样就增强了系统的稳定性。
(2)工程师站主要管理现场所有PLC的程序工作状态,安装STEP7变成软件,并可以在线对程序进行修改和维护,可以对数采服务器进行修改和增加变量,这样,既不会影响生产,又可以修改参数。
(3)监控计算机通过设备模拟图(见图2)分别显示各生产段的生产运行状况。以数字及直方图的形式显示模拟量当前测量值或设定值,以动态图形及不同的颜色显示电机、阀门、光电管、限位开关、接近开关等元器件的当前工作状态,报警状态闪烁显示。通过监控计算机控制全线各工艺段启/停,修改进柜烟丝(叶)烟牌,修改批次号码或自动接收上游系统关联的批次号和牌号;可集控手动调整各种阀门和风门。控制回路PID参数、牌号信息和设备工艺参数由集中监控计算机自动设定,必要时可以进行本地设定和修改PID参数,并能设定报警参数及测量元件的测量特性及测量量程。

图2
(4)各PLC主站之间影响设备启停的连锁信号(包括与上下游设备、除尘段、与自带电控设备的主机之间)通过SCALANCE X414-3E交换机以CBA通讯方式实现,集控系统需对各种连锁信号和数据进行监控并记录,通讯故障或中断时及时报警。设备启动时、故障发生时同时用声光报警提示。
2.3信息管理层
数据库服务器、综合管理计算机、网络打印机等和标准以太网构成信息管理层的硬件平台。网络交换机与集中监控层共用。通过数据管理系统的统计分析,对获得信息进行归类、整理和综合分析,向下对生产过程作统一调度,信息管理层由数据服务器,Web服务器和客户应用服务器组成,客户应用机位于调度室和质检室,方便产品调配和检验。
信息管理层主要用来存储设备运行过程之中的运行数据,数据库软件采用Microsoft公司SQLServer 2005产品。
客户机应用服务器用来对数据库之中的数据进行查询。
Web server 将工程画面转存成Web页方式,以便于远端客户可通过Internet浏览器来浏览监控画面,这项功能主要用来远程监视,如图1虚线所示。
在数据库中和制丝线接口有关的文件只有一个。它存放ERP和制丝线双方传送的数据,这也意味着制丝线既可以从这个表中读取ERP传送过来的数据,也可以把自己需要传送给ERP的数据存放在这里。接受ERP或MES下传指令含工艺参数代码表、班时班次代码表、批次、牌号、作业计划、工艺参数设定表、在制品代码表等,并根据要求把ERP或MES的数据传送到PLC控制器,上传车间采集数据含工艺检测值、生产过程情况、生产线报警记录、质量检测值、计划实施情况、储柜情况表等数据。
3 系统功能特点
(1) 实现从传感器/执行器级到公司管理层的无逢信息流动,在工厂各部分之间的快速数据交换,从任何位置都可获取信息。
(2) 智能设备在现场运行,并通过网络相互连接在一起。
(3) 分布式工厂设计降低了安装维护成本,有利于系统升级扩展。
(4) PROFINET基于工业以太网,它使用TCP/IP标准来进行参数化、组态和诊断,用于传输数据的实时通讯在一条总线上进行。
4 结语
全集成自动化是现代企业发展的必然趋势,能对市场的需求快速而灵活的做出反应,充分挖掘企业生产能力,缩短产品上市时间,给企业创造更大的利润。
其他作者
韩佰恒(1965-),男,吉林双阳人,副总工程师。
参考文献:
[1]PROFINET产品样本IK PI.2005.
|