基于Profibus-DP總線的樹脂膠液配比計量及反應釜控制系統(tǒng)設(shè)計

戰(zhàn)德志 孫美芹

摘要 以樹脂膠液原料計量配比、反應釜溫度控制為例,開發(fā)基于Profibus-DP組成的三級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計及DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法。該系統(tǒng)實現(xiàn)工藝流程的自動控制,試運行結(jié)果表明,達到規(guī)定的設(shè)計性能指標和要求。詳細介紹該控制系統(tǒng)的控制方案和系統(tǒng)特點。

關(guān)鍵詞 Profibus;可編程邏輯控制器;現(xiàn)場總線

中圖分類號:TP273 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2009)30-0106-02

Design Control System of Resin Glue Rtio Measurement and Reactor based on Profibus-DP Bus//Zhan Dezhi, Sun Meiqin

Abstract According to the current situation of Resin Glue Rtio Measurement and Reactor, we design a control system of Resin Glue Rtio Measurement and Reactor based on Profibus-DP Bus, which realizes the automation control. The concrete automation control project is introduced, in details. And the design role is presented about the system. At last, the results of operation show that the control system has achieved the performances and satisfied the demands of factory, and it works steadily.

Key words Profibus; PLC; Fieldbus

Authors address

1 College of Automation and Electronic Engineer, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao, Shandong, 266042, China

2 The Soda Plant, Shandong Haihua Stock Co., Ltd, Weifang, Shandong, 262737, China

1 概述

在1984年,聯(lián)邦德國科技部組織生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)的公司和研究所,根據(jù)IS07489標準以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI作為參考模型,開始制訂現(xiàn)場總線的德國國家標準,并同時研制Profibus現(xiàn)場總線產(chǎn)品。1991年,Profibus德國國家標準發(fā)布:DIN19245(1-A)。經(jīng)過多年的開發(fā)、生產(chǎn)和應用,Profibus現(xiàn)場總線已形成系列產(chǎn)品,并在各個自動化領(lǐng)域得到廣泛應用。到目前為止,Profibus用戶協(xié)會已擁有605個成員,遍布歐洲、美洲、亞洲、非洲和澳大利亞,成員中的150多個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)800多種產(chǎn)品。

Profibus是唯一的全集成H1(過程)和H2(工廠自動化)現(xiàn)場總線解決方案,是一種不依賴于廠家的開放式總線標準,可廣泛應用于制造加工、過程和自動化領(lǐng)域。Profibus總線包括3個兼容版本:Profibus-DP(H2)、Profibus-PA(H1)和Profibus-FMS。筆者結(jié)合在招遠金都樹脂項目設(shè)計實施的樹脂膠液生產(chǎn)過程控制系統(tǒng),闡述Profibus-DP在生產(chǎn)過程中的應用。

2 生產(chǎn)過程簡介

在覆銅板的生產(chǎn)過程中,從樹脂膠液生產(chǎn)到銅箔層壓是一套連續(xù)化的生產(chǎn)過程。樹脂膠液的生產(chǎn)系統(tǒng)應根據(jù)不同的配方和反應過程的理想溫度曲線,完成原料配方計量的控制和樹脂膠液生產(chǎn)過程中溫度的控制。生產(chǎn)后的各種樹脂膠液經(jīng)后續(xù)的涂膠、干燥,在專用紙上上膠烘干后切割成塊,并與銅箔一起壓制成型。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

涂膠、干燥、分切及銅箔壓制采用各定型設(shè)備單獨控制。原料配比計量和反應釜的溫度控制、上膠機和空調(diào)機組的控制是工程實施設(shè)計的主要任務(wù)。上述生產(chǎn)過程涉及多個重量、溫度、壓力、物位等測控參數(shù),此外還有一些設(shè)備狀態(tài)的檢測信號。這些參數(shù)及信號都由三級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)監(jiān)測和控制。

樹脂膠液原料計量配方是將甲醇、甲醛、桐油、丙酮等化工原料按一定配方進行計量混配。混配原料的計量罐共24個,需按配方要求進行邏輯組合,以保證各種原料以一定比例投入相應計量罐。

混配后的既定配方原料需按反應釜當前使用情況選擇并投入空閑反應釜,按反應溫控過程曲線自動控制。樹脂生產(chǎn)反應釜共14個,生產(chǎn)的溫控反應曲線分A、B兩種,圖2為A、B溫控反應曲線圖。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計配置

控制系統(tǒng)采用三級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)最低層是設(shè)備控制層,主要完成生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)場控制與監(jiān)測。第二層是監(jiān)控層,主要完成生產(chǎn)系統(tǒng)的在線監(jiān)控,并向設(shè)備控制層下達控制指令。這兩層都掛在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)上。第三層為廠級管理層,向車間下達生產(chǎn)任務(wù),同時獲取車間生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如圖3所示。

3.1 現(xiàn)場設(shè)備控制層控制系統(tǒng)的配置采用西門子S7-300系列PLC,按用戶監(jiān)視測控要求,共配置6套現(xiàn)場控制系統(tǒng):原料計量配方1套,反應釜溫控4套,上膠機及空調(diào)機組1套。每套PLC的CPU都選用支持Profibus-DP的315-2DP,6個從站工作在DP-SLAVE模式。每個站配有適當數(shù)量的AI/AO、DI/DO及一塊CP340通訊模塊,負責與現(xiàn)場變頻器組通訊,以便控制輸送設(shè)備的轉(zhuǎn)速。原料計量配方控制系統(tǒng)和上膠機及空調(diào)站各配有1臺12"真彩pro-face觸摸屏,反應釜溫控站4套PLC每套配有2臺12"真彩pro-face觸摸屏,按反應釜序號及A、B兩種溫控曲線有序組合對應。觸摸屏通過MPI通訊口與PLC通訊,以便將工藝參數(shù)及時反饋給現(xiàn)場操作人員并接受現(xiàn)場操作指令。

3.2 監(jiān)控層監(jiān)控主站采用研華工控機,進行畫面組態(tài)和數(shù)據(jù)處理監(jiān)控,一用一備。主站安裝有支持Profibus-DP的西門子CP5611卡和OPC server,工作在DP-SERVER模式。CP5611卡負責現(xiàn)場PLC進行通訊。監(jiān)控軟件采用組態(tài)王,它通過OPCclient和西門子OPC server通訊,獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

監(jiān)控軟件主要完成的功能包括:1)原料計量配方量數(shù)據(jù)顯示,當前數(shù)據(jù)、歷史存儲數(shù)據(jù)顯示;2)反應釜溫度控制數(shù)據(jù)及曲線顯示、報警數(shù)據(jù)顯示,閥、泵的運行狀態(tài);3)上膠機及空調(diào)測控參數(shù)及曲線顯示、報警數(shù)據(jù)顯示,閥、泵的運行狀態(tài);4)工藝流程及數(shù)據(jù)顯示、測控參數(shù)的修改;5)計量數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的查詢打印;6)操作過程記錄查詢打印處理;7)利用SQL標準數(shù)據(jù)庫與工廠級管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

4 DP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實現(xiàn)

由前述現(xiàn)場設(shè)備控制層、監(jiān)控層的任務(wù)及要求,DP各網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實現(xiàn)步驟:1)將各從站通訊網(wǎng)線進行硬件連接;2)主站上安裝好CP5611卡,裝上驅(qū)動、simatic net和組態(tài)王軟件;3)利用第七步對現(xiàn)場PLC編寫控制程序,對CPU硬件組態(tài)時設(shè)好DP網(wǎng)絡(luò)的地址、通訊速率等參數(shù);4)利用simatic net軟件中的configuration.console在station中添加OPC server程序及CP5611通訊卡;5)配置PC station,利用simatic net軟件中的commissioning wizard與第三步建立的程序建立連接;6)設(shè)置下傳,此時作為PC station的計算機和DP設(shè)備已經(jīng)組態(tài)成一個完整的DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);7)利用simatic net軟件中的OPC scout配置OPC server中需訪問的現(xiàn)場PLC的存儲區(qū)地址;8)在組態(tài)王中通過OPC client即可訪問OPC server中的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

樹脂膠液計量及反應釜控制系統(tǒng)投入使用后,系統(tǒng)運行良好,使覆銅板的生產(chǎn)過程實現(xiàn)全部連續(xù)化生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量大大提高,為廠家?guī)砗芎玫慕?jīng)濟效益,提高了市場占有率。

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