基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

　　全自動(dòng)計(jì)量配料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，水泥建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其配比的過程控制直接影響了成品的質(zhì)量，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點(diǎn)對(duì)配料控制要求也不同，但其高可靠性，先進(jìn)性，開放性，免維護(hù)性，可擴(kuò)展性是各行業(yè)所追求的一致目標(biāo)。隨著it技術(shù)的普及應(yīng)用，工廠自動(dòng)化將直接進(jìn)入e時(shí)代，其中計(jì)量自動(dòng)化scada也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

2 系統(tǒng)功能

　　基于以上目標(biāo)，我們?yōu)槟承袠I(yè)龍頭企業(yè)設(shè)計(jì)、制造了一套全自動(dòng)的多品種混合配料計(jì)量、預(yù)計(jì)量、輸送、金屬檢測(cè)、包裝計(jì)量、分選計(jì)量等功能的機(jī)電一體化生產(chǎn)線。其中動(dòng)態(tài)計(jì)量秤，通過二級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，會(huì)同plc，hmi/ipc無縫地組成三位一體的閉環(huán)動(dòng)態(tài)配料系統(tǒng)，其中工控機(jī)經(jīng)hub及以太網(wǎng)連入工廠erp/mis。整個(gè)配料過程嚴(yán)格按照所選擇的配方比和流程進(jìn)行，并有多級(jí)報(bào)警記錄，完成不同原料混勻給料及物流控制，實(shí)現(xiàn)了管控一體化，優(yōu)化了過程控制的性能和效率。它將是一種目前基于fcs配料計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的先進(jìn)解決方案，符合開方性的計(jì)量自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)。

　　本系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

3 系統(tǒng)配置

　　本系統(tǒng)下位機(jī)采用了三菱電機(jī)的melsec-a2sh系列plc為主控器，并配以got-f940觸摸屏為下位人機(jī)介面（hmi），計(jì)量控制由12臺(tái)上海大和衡器（shanghai yamato）的cfw定量給料機(jī)（constant feed weigher）組成。它們之間通過cc-link現(xiàn)場(chǎng)總線聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制，來確保系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。上位機(jī)部分選擇研華ipc610工控機(jī)作為監(jiān)控站，配以microsoft windows nt 4.0 for workstation操作系統(tǒng)和世界著名的監(jiān)控軟件citectscada 5.30為scada系統(tǒng)的軟件平臺(tái)環(huán)境，系統(tǒng)軟件具有豐富的流程操作、監(jiān)控、通訊、報(bào)警、管理、趨勢(shì)、報(bào)表記錄和冗余等功能，并具有較強(qiáng)的診斷能力。系統(tǒng)的硬件和軟件是控制系統(tǒng)的有機(jī)體，以上配置確保了系統(tǒng)完整性、一致性、兼容性和成套性，適應(yīng)在工業(yè)環(huán)境下能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并具有電、磁、震抗干擾的能力，保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求。

　　系統(tǒng)具有如下功能特點(diǎn)：

　　·監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及工藝流程;

　　·瀏覽各實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)畫面;

　　·處理反映各種過程報(bào)警和歷史報(bào)警;

　　·瀏覽查詢/打印實(shí)時(shí)/歷史生產(chǎn)報(bào)表;

　　·修改管理生產(chǎn)過程參數(shù)和狀態(tài);

　　·為企業(yè)決策者提供工廠底層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);

　　本配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)配置如圖2所示。

3.1 下位機(jī)結(jié)構(gòu)及組成

　　在本工程中所采用的12臺(tái)cfw主要是來完成原料流量控制，其核心為cfc-200儀表，它集調(diào)節(jié)與演算為一體的多功能計(jì)量控制器，其中cpu為摩托羅拉68k系列，它集大和衡器出眾的儀表設(shè)計(jì)技術(shù)，具備足夠的抗干擾性能、多樣化接口、自診斷功能、自整定pi調(diào)節(jié)功能等特長(zhǎng)，并配以上海大和c3級(jí)電阻應(yīng)變式荷重傳感器（loadcell）、安川電機(jī)的電流矢量型變頻器616g5和德國(guó)sew高性能變頻電機(jī)，組成一個(gè)完整的機(jī)電一體化產(chǎn)品，確保了計(jì)量和控制的準(zhǔn)確性，其系統(tǒng)精度達(dá)到±0.2%。

　　下位機(jī)選用三菱melsec-a plc共2臺(tái)組成雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，它具有先進(jìn)、高速、可靠、大容量的特點(diǎn)，其中plc1為主控，plc2為后備冗余，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，便可實(shí)行主備plc間的無擾切換，也可作為將來工程擴(kuò)充用。由于12臺(tái)cfw分布較分散，故選擇cc-link總線與plc相連。下位hmi為got940 lcd觸摸屏，以確保工藝數(shù)據(jù)正確和及時(shí)在上位pc監(jiān)控站和觸摸屏上得到雙重響應(yīng)和顯示，即使上位發(fā)生故障或失效，也不影響整個(gè)流程控制。觸摸屏的監(jiān)控畫面雖沒上位hmi豐富，但也基本覆蓋整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。