PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線在煙草制絲線上的應(yīng)用分析

1、    profibus現(xiàn)場(chǎng)總線在煙草制絲線上的應(yīng)用分析    閆文選摘 要 profibus總線是一種當(dāng)前在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，而用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)站點(diǎn)之間通信的profibus-dp是在市場(chǎng)上占有領(lǐng)先地位。profibus技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用和研究已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤壳?，在我?guó)煙草行業(yè)profibus也得到了廣泛的應(yīng)用，本論文首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行概述，然后介紹了河南中煙工業(yè)公司駐馬店卷煙廠制絲線電控系統(tǒng)中應(yīng)用profibus-dp實(shí)現(xiàn)主站與現(xiàn)場(chǎng)的io子站、變頻器、流量計(jì)等設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換;應(yīng)用profibus-pa總線實(shí)現(xiàn)主站對(duì)溫度

2、傳感器等傳感器及對(duì)閥門定位器等控制器件的數(shù)據(jù)通信。關(guān)鍵詞 煙草制絲生產(chǎn)線;現(xiàn)場(chǎng)總線;profibus-dp;profibus-pa;智能從站;設(shè)備改造引言現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一，代表了今后工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展的方向。profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加工制造、過程控制和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。煙草制絲生產(chǎn)線采用流水線作業(yè)，生產(chǎn)線上使用了大量的智能檢測(cè)設(shè)備和智能控制器件非常適合profibus-dp、profibus-pa現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用。1在煙草制絲生產(chǎn)線上應(yīng)用profibus現(xiàn)場(chǎng)總線。在煙草加工業(yè)中制絲生產(chǎn)線的流程較長(zhǎng)，設(shè)備布局較為分散，而且由于近年來(lái)煙草加工工藝的要求日益嚴(yán)

3、格，從原來(lái)的結(jié)果控制轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的過程控制，對(duì)控制精度的要求也越來(lái)越高，所以制絲生產(chǎn)線上增加了很多水分儀、溫度傳感器、流量計(jì)等檢測(cè)設(shè)備，和變頻器、薄膜閥定位器等控制設(shè)備;通過上位機(jī)的數(shù)采程序向中控室數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種過程數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并生成報(bào)表。如此大量的數(shù)據(jù)交換依靠以往的dcs分散控制系統(tǒng)是很難實(shí)現(xiàn)的。而profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)是：系統(tǒng)的開放性;通用性;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性; 高度分散性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu);對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)1。能夠很好地滿足煙草制絲生產(chǎn)線的需求，因此近年來(lái)在煙草制絲生產(chǎn)線得到了普遍應(yīng)用。下圖為河南中煙工業(yè)公司駐馬店卷煙廠制絲生產(chǎn)線葉片加工控制段的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖1

4、卷煙廠制絲線控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖從圖中我們可以看到制絲生產(chǎn)線上的io子站、檢測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備、人機(jī)界面都接入到profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中。1.1 profibus-dp在煙草制絲生產(chǎn)線上的使用dp即分散化外圍設(shè)備。profibus-dp主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)，它的響應(yīng)時(shí)間從幾ms到幾百ms，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.612mbps，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量為每個(gè)報(bào)文多達(dá)244個(gè)字節(jié)，傳輸介質(zhì)為雙屏蔽雙絞線或光纖2。profibus-dp協(xié)議用于自動(dòng)化工廠中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和分布式i/o設(shè)備之間所要求的高速數(shù)據(jù)通信。以卷煙廠制絲生產(chǎn)線葉片加工段控制系統(tǒng)為例，其profibus-dp總線為多主站系統(tǒng)：主電控柜中的西門

5、子cpu4142dp作為profibus-dp總線系統(tǒng)中的一類主站（dpm 1），通過cpu上集成的profibus-dp接口處理與指定從站間用戶的數(shù)據(jù)交換;一臺(tái)西門子mp370觸摸屏作為profibus-dp總線系統(tǒng)中的二類主站（dpm2），用來(lái)做葉片控制段的操作員工作站，操作人員通過觸摸屏進(jìn)行設(shè)備操作，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，修改工藝參數(shù)，查閱設(shè)備故障信息;22個(gè)et200s作為profibus-dp io子站以im1511為通信模塊，配置數(shù)字量輸入模塊用于接收生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的光電開關(guān)、接近開關(guān)等數(shù)字量信號(hào)，配置數(shù)字量輸出模塊用于控制中間繼電器、指示燈等設(shè)備的動(dòng)作，配置饋電器用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行并檢測(cè)電機(jī)

6、工作狀態(tài)和故障信息;12臺(tái)配置profibus-dp網(wǎng)卡的變頻器用于控制儲(chǔ)柜底帶電機(jī)以及喂料機(jī)提升帶的轉(zhuǎn)速;紅外水分儀用來(lái)在線檢測(cè)生產(chǎn)線上的物料含水率，傳送檢測(cè)水分值，接收煙牌號(hào)，設(shè)置水分檢測(cè)通道和水分儀的零點(diǎn)和斜率;電磁流量計(jì)數(shù)據(jù)交換較為簡(jiǎn)單一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)用來(lái)傳遞檢測(cè)到的流量數(shù)據(jù)和一個(gè)單字節(jié)的故障代碼。由于葉片控制段站點(diǎn)較多，控制距離較長(zhǎng)，布線較為復(fù)雜，為避免總線信號(hào)衰減和在profibus-dp上做分支，我們這總線系統(tǒng)上配置了幾個(gè)中繼器。profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kbps-12mbps，因?yàn)槿~片段控制系統(tǒng)站點(diǎn)較多，數(shù)據(jù)交換量較大，為兼顧數(shù)據(jù)交換速度和通信的穩(wěn)定性（通信

7、速度越高其通信穩(wěn)定性就會(huì)降低，丟包、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率就越大），我們將總線通信速度設(shè)定為187.k/s。profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線通信速度快，通信穩(wěn)定性好，兼容性較強(qiáng)，但由于其總線的線型連接，在總線上一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)總線接頭氧化或接觸不良的情況后，其后的站點(diǎn)都會(huì)隨之通信故障;而總線終端電阻接觸不良則會(huì)受到附近變頻器等設(shè)備的電磁干擾，造成部分站點(diǎn)或全部站點(diǎn)通信故障?？偩€接頭接觸不良和終端電阻接觸不良是我們?cè)谑褂胮rofibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線出現(xiàn)頻率最高的故障，約占總故障率的50%。2結(jié)束語(yǔ)通過在一段時(shí)間內(nèi)觀察profibus現(xiàn)場(chǎng)總線在河南中煙駐馬店卷煙廠的運(yùn)行情況，我們認(rèn)為profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通信響應(yīng)速度快實(shí)時(shí)性較好，通信穩(wěn)定性強(qiáng)，數(shù)據(jù)交換容量大，可以有效滿足煙草制絲工藝對(duì)過程數(shù)據(jù)的需求;有大量的支持profibus通信協(xié)議的儀器儀表及其他設(shè)備，具有良好的可擴(kuò)展性，可以方便、快捷地增加設(shè)備站點(diǎn)。profibus現(xiàn)場(chǎng)總線投入運(yùn)行后較之以往的集散控制系統(tǒng)設(shè)備故障率大大降低，生產(chǎn)線運(yùn)行連續(xù)性穩(wěn)定性增強(qiáng)，有效保證了產(chǎn)品質(zhì)量;通信速度快、數(shù)據(jù)交換量大滿足當(dāng)前煙草制絲生產(chǎn)線對(duì)過程工藝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求，從設(shè)備層面上滿足為煙草制絲生產(chǎn)線完成從結(jié)果控制向過程控制的需要