PROFOBUS現(xiàn)場總線在水泥廠的應用

1　Profibus現(xiàn)場總線技術

現(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現(xiàn)場設備或現(xiàn)場儀表互連的通信網(wǎng)絡,是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)的集成,而總線儀表是伴隨現(xiàn)場總線出現(xiàn)的新型自動化儀表,是自動化儀表的最新進展。
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)ＦＣＳ（Ｆieldbus Control System）就是將掛接在總線上作為網(wǎng)絡節(jié)點的智能設備連接為網(wǎng)絡系統(tǒng),并進一步構(gòu)成自動化系統(tǒng),實現(xiàn)基本控制、補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及管控一體化的綜合自動化功能。在技術上具有系統(tǒng)的開放性、互可操作性、互用性、對現(xiàn)場環(huán)境的適應性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性等特點。
Profibus是Process Fieldbus 的簡稱，它是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN57170的現(xiàn)場總線標準，是一種不依賴廠家的開放式現(xiàn)場總線標準，采用Profibus的標準后，不同廠商所生產(chǎn)的設備不需要對其接口進行特別調(diào)整就可通信。Profibus現(xiàn)場總線為多主從結(jié)構(gòu)，可方便地構(gòu)成集中式、集散式和分布式控制系統(tǒng)。針對不同的應用場合，它分為Profibus－DP（Decentralized Periphery）、Profibus－FMS(Fieldbus
MessabeSpecification)、和Profibus－PA(Process Automation)三個系列。
2　Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)構(gòu)成

我公司ＦＣＳ為混和型控制系統(tǒng)，其信號有：模擬量信號、開關量信號、現(xiàn)場總線Profibus－DP、Profibus－PA信號四種信號類型。控制系統(tǒng)根據(jù)組成結(jié)構(gòu)分為三層：第一層為現(xiàn)場總線設備層、第二層為現(xiàn)場控制層、第三層為中央監(jiān)控層，三層有機地融合為一體，確保通信暢通和系統(tǒng)的安全可靠運行，其硬件配置如圖1。
2.1　第一層為現(xiàn)場總線設備層
2.1.1　Profibus-PA總線信號：由Profibus-PA智能溫度變送器、壓力、差壓變送器、VEGA雷達料位計、BMH流量閥等現(xiàn)場總線儀表組成。
2.1.2　Profibus-DP信號：由ABB氣體分析儀、BERNARD電動執(zhí)行器、SCHENCK喂煤科里奧利秤、配料申克秤、SIEMENS變頻器等現(xiàn)場總線設備組成。
2.1.3　模擬量信號：沖板流量計、開關料位計、電流、電壓、頻率等4~20mA或1～5V的模擬儀表等組成。
2.1.4　DI、DO開關信號：電動機的運行、備妥和啟動等開關量組成。
2.1.5　第一層其系統(tǒng)硬件具體I/O點數(shù)配置見表1。
2.2　第二層為現(xiàn)場控制層
根據(jù)我公司工藝流程設置窯尾、窯頭、煤磨和3臺水泥磨系統(tǒng)6個現(xiàn)場控制站（AC800F），進行數(shù)據(jù)的采集和分析處理。
現(xiàn)場控制站采用AC800F現(xiàn)場總線控制器，AC800F現(xiàn)場控制器的以太網(wǎng)模件EI作為DigiNet
S系統(tǒng)總線(Ethernet)通信，通信協(xié)議符合IEEE
802.3以太網(wǎng)標準，通信速率100/10Mb/s，用于過程級與操作級通信，通信介質(zhì)為光纖或同軸電纜，它由CPU模件、電源模件、電池模件、以太網(wǎng)模件、Profibus-DPV1模件。可完成過程參數(shù)、機電設備狀態(tài)參數(shù)的采集與處理、順序邏輯控制、生產(chǎn)過程控制、參數(shù)信息與模件信息的發(fā)送，同時對現(xiàn)場總線控制器內(nèi)部設備進行實時診斷。
2.3　第三層為中央監(jiān)控層

在中央控制室配置了4臺操作員站（D-OS）和一臺工程師站（D-ES）組成中央監(jiān)控系統(tǒng)。操作員站分別為窯系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、4號、5號、6號水泥磨系統(tǒng)?，F(xiàn)場層將來至生產(chǎn)一線的信息送至控制室置入實時數(shù)據(jù)庫，進行控制和計算、動態(tài)顯示、報警及歷史顯示。

每個操作員站均可根據(jù)工藝流程的需要對不同的子系統(tǒng)進行監(jiān)視與控制操作，每個操作員站均配置了系統(tǒng)總貌圖、工藝流程圖、電氣聯(lián)鎖控制圖。每個操作員站之間可實現(xiàn)互為備用。

工程師站用來開發(fā)、編制、在線修改過程控制站和操作員站的應用軟件，依據(jù)操作的安排，通過軟件方面方便實行分區(qū)操作、監(jiān)視、報警管理、檔案管理及權(quán)限限制控制等。