PROFIBUS在水泥工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的應用
3 現(xiàn)場總線技術的應用
3.1 傳統(tǒng)模擬控制方式
在以往水泥廠窯尾系統(tǒng)工況監(jiān)測中,我們采用的是一對一模擬控制方式,見圖1:
這種方式中,現(xiàn)場每一臺儀表的測量信號,均通過各自的電纜以模擬量信號方式傳人現(xiàn)場控制站,在現(xiàn)場控制站中還需要配備相應的AI、AO模件,每一個模擬量信號需占用一個通道,由于窯系統(tǒng)的儀表測點很多,控制站需設大量的模擬量模件,硬件投資大,而且設備維護任務也很重。
3.2 現(xiàn)場總線控制方式
水泥的生產(chǎn)過程是一個復雜的過程,它的工藝特點決定了其工業(yè)環(huán)境的惡劣性、現(xiàn)場設備的多樣性和復雜性。需要處理多達數(shù)千個甚至上萬個不同的過程變量,包括各種設備的運行參數(shù)和狀態(tài)信息,各類工藝參數(shù)(如壓力、溫度、料位等)以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息等。水泥廠自動化的實現(xiàn)要求可性高、抗干擾性強、穩(wěn)定、實用和易操作,所以采用比較成熟的現(xiàn)場總線Profibus。
圖2是采用Pmfibus現(xiàn)場總線的控制方式的結(jié)構圖??刂普九c現(xiàn)場控制器之間通過光纜進行通訊,而控制器通過一耦合器與現(xiàn)場總線儀表相連接??刂普就ㄟ^雙絞線經(jīng)光纖HUB與現(xiàn)場控制器進行通訊,上位機采用標準的TCP/IP協(xié)議進行通訊,而下位機中,現(xiàn)場控制器和各I/O站和耦合器之間采用工業(yè)中標準的PROFIBUS-DP進行通訊,而耦合器和現(xiàn)場總線儀表之間采用PROFIBUS—PA通訊協(xié)議。
在這種方式中,現(xiàn)場多個儀表的測量信號,通過一根總線電纜,采用數(shù)字信號的通訊方式,經(jīng)PROBUS DP/PA耦合器傳人現(xiàn)場控制站,在現(xiàn)場控制站中通過PROFIBUS DP卡件與控制器相連,省去大量模擬量模件。
在系統(tǒng)之中還有現(xiàn)場總線儀表的硬件組態(tài)和軟件組態(tài)兩大部分內(nèi)容,本文中不再詳細介紹。
水泥廠用于窯系統(tǒng)工況監(jiān)測的儀表設備較多且分布較為集中,采用現(xiàn)場總線的控制方式,業(yè)主既可省去許多的計算機系統(tǒng)硬件及電纜投資,還可減少大量的電纜敷設工作,不僅節(jié)約安裝費用,還便于生產(chǎn)維護。此外水泥工業(yè)生產(chǎn)中的一些大型設備如輥壓機、篦冷機、立磨等,這些設備的自動化控制較為復雜,他們與DCS系統(tǒng)通訊的點數(shù)很多,采用現(xiàn)場總線局域網(wǎng),設備本體控制參數(shù)及時全面的傳人DCS系統(tǒng),這樣不僅便于對設備進行控制監(jiān)測,對優(yōu)化設備的使用性能也大有幫助。
4 結(jié)束語
經(jīng)長時間使用證明,采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術的作業(yè)系統(tǒng)大大提高了水泥企業(yè)的自動化水平,同時對提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量,降低能耗,減輕勞動強度,實現(xiàn)文明生產(chǎn)等方面都有著顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。例如山東叢林集團水泥項目中,對篦冷機、立磨均采用現(xiàn)場總線局域網(wǎng)控制方式,大大提高了企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益。隨著現(xiàn)場總線技術的發(fā)展完善,它在水泥行業(yè)中的應用會更加廣泛。
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