關(guān)于FCS的電氣自動(dòng)化設(shè)備管理系統(tǒng)研究

　　摘 要：當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異、發(fā)展速度越來越快，在單項(xiàng)科學(xué)技術(shù)得到迅猛發(fā)展的同時(shí)，各項(xiàng)科技之間的融合的趨勢(shì)也越來越明顯，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、管理技術(shù)和信息技術(shù)之間的融合更加突出、更加重要，對(duì)于電氣自動(dòng)化管理的功能作用也非常大。本論文主要介紹了利用FCD中的Profibus-DP總線來進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的智能化管理，通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、集中控制、設(shè)備管理、無擾切換電路設(shè)計(jì)等，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)系統(tǒng)的可維護(hù)性、降低生產(chǎn)相關(guān)操作的難度和強(qiáng)度，通過這些技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)操作中的應(yīng)用，體現(xiàn)出FCS的優(yōu)勢(shì)。
　　關(guān)鍵詞：FCS 電氣自動(dòng)化 管理系統(tǒng)
　　中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0130-01
　　FCS現(xiàn)場(chǎng)總線一種雙向的串行鏈路，其主要是功能就是連接上層自動(dòng)化控制設(shè)備和控制設(shè)備，F(xiàn)CS現(xiàn)場(chǎng)總線的布線比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，而且其數(shù)據(jù)傳輸十分準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)信息比較豐富，因?yàn)槠渚哂羞@些諸多優(yōu)點(diǎn)，所以FCS現(xiàn)場(chǎng)布線在自動(dòng)化控制得到了越來越廣泛的適用。該現(xiàn)場(chǎng)總線所具有的多點(diǎn)通訊、雙向傳輸功能、全數(shù)據(jù)化的格式等對(duì)以前的工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用的DCS系統(tǒng)逐步進(jìn)行了取代。Profibus-DP標(biāo)準(zhǔn)是本論文所采用的標(biāo)準(zhǔn)，是一種在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信和控制中使用的現(xiàn)場(chǎng)總線，可以為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)備智能化和工場(chǎng)綜合自動(dòng)化提供一種十分簡(jiǎn)便易行的解決策略。
　　1 設(shè)備控制與管理
　　在本文中所提到的工藝設(shè)備主要是三種：第一種也就是哪種僅僅需要發(fā)揮起、停等控制的簡(jiǎn)單設(shè)備，主要是攪拌機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)和除塵器等。進(jìn)行起、?？刂频闹饕饔檬菫榱吮Ｕ夏軌蜻M(jìn)行正常的開車、停車和在開車過程中發(fā)生特殊故障不能繼續(xù)強(qiáng)行運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)行緊急的連鎖停車，以便避免造成重大損失。第二種是除了能夠進(jìn)行起、?？刂浦膺€能夠進(jìn)行對(duì)速度進(jìn)行控制的設(shè)備，主要包括給料機(jī)、泵類、風(fēng)機(jī)類等相關(guān)的設(shè)備。對(duì)速度進(jìn)行控制的目的是可以參與到流量、壓力、液位等閉環(huán)控制當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行工況的穩(wěn)定。第三種是能夠自成系統(tǒng)的更為高級(jí)的設(shè)備，比如陶瓷過濾機(jī)、球磨機(jī)、破碎機(jī)等等。第三種設(shè)備相對(duì)來說比較獨(dú)立，其信息主要是具有一定的控制之外，主要是進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在上述三種設(shè)備中，和第一種和第二種設(shè)備進(jìn)行相連的是馬達(dá)保護(hù)器、軟啟動(dòng)器、變頻器等控制類的設(shè)備。PLC通過DP總線發(fā)出了相關(guān)的指令之后，這些控制器能夠接收到信息并將接收到的信息反饋至PLC，并在監(jiān)視器上顯示出相關(guān)畫面。
　　2 控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
　　總線和就地兩種方式都可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電氣進(jìn)行控制。在進(jìn)行就地控制的時(shí)候，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的起、停都必須依賴于動(dòng)力站的軟起動(dòng)器、變頻器、馬達(dá)保護(hù)器等控制器接收安裝在設(shè)備屏邊的就地操作箱上的起、停按鈕或者頻率給定裝置發(fā)出的起停指令；總線控制就是遠(yuǎn)程控制，在進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的時(shí)候，設(shè)備的起、停卻依賴于控制器通過DP總線接收的上位機(jī)畫面發(fā)給PLC的起或者停的指令?？偩€控制和就地控制兩種方式中，無論是總線控制還是就地控制，DP總線能夠讓PLC讀到機(jī)器的故障狀態(tài)。機(jī)器操作者在就地控制和總線控制兩種方式的轉(zhuǎn)換過程中必須使機(jī)器及其其他相關(guān)設(shè)備保持在原來的平穩(wěn)狀態(tài)，不能應(yīng)為兩種方式的轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備自行啟動(dòng)或者停車，并且，在轉(zhuǎn)換的過程中還必須保持變頻設(shè)備的運(yùn)行頻率不因?yàn)檗D(zhuǎn)化而導(dǎo)致改變，也就是說要做到無擾切換。
　　而上述的無擾切換所需要的電路設(shè)計(jì)，人們?cè)谏形词褂肍CS系統(tǒng)的時(shí)候一般是通過遠(yuǎn)程控制的就地切換繼電器、主回路接觸器通斷時(shí)間差來確保遠(yuǎn)程就地切換在一瞬間設(shè)備啟動(dòng)賄賂或者運(yùn)行回路不發(fā)生斷電現(xiàn)象。
　　3 PLC與控制器
　　控制器最為主要的是包括了軟起動(dòng)器、變頻器以及馬達(dá)保護(hù)器等。人們需要通過設(shè)置控制器的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)總線控制。相關(guān)參數(shù)主要是頻率、功率因素、電流、額定電壓和總線的地址等設(shè)置之外，人們對(duì)變頻器還得設(shè)置斜坡、慣性等起停的模式、頻率源、控制信號(hào)源、加減速時(shí)間等；而軟起動(dòng)器則得設(shè)置電壓、力矩等起停模式、保護(hù)類別、限流倍數(shù)、輸入輸出功能、升降壓時(shí)間等；馬達(dá)保護(hù)器應(yīng)當(dāng)設(shè)置控制設(shè)置、保護(hù)設(shè)置以及操作模式等。人們可以在控制器的鍵盤上進(jìn)行初始設(shè)置，這樣操作起來也比較簡(jiǎn)便。當(dāng)然，也完全能夠由PLC通過DP總線來修改和設(shè)置控制器的參數(shù)，在此種情況下可以對(duì)控制器的特性進(jìn)行連續(xù)的、全程的控制和監(jiān)測(cè)。
　　為了對(duì)相異的控制方式電機(jī)開展統(tǒng)一的控制和管理，PLC之中設(shè)置了統(tǒng)一的電機(jī)控制變量，這些控制變量主要包括了電機(jī)功率、狀態(tài)字、電機(jī)控制類型、頻率設(shè)定、電機(jī)電流、控制字、故障代碼、頻率反饋等。其中，電機(jī)控制類型中可以顯示普通電機(jī)控制、變頻器控制、電機(jī)保護(hù)器控制、軟起動(dòng)器控制等有關(guān)信息。控制字中主要包括了故障復(fù)位和起停電機(jī)。狀態(tài)字主要包括了故障、急停、總線/就地、合閘/分閘、運(yùn)行/停止等有關(guān)信息。頻率反饋和頻率設(shè)定相對(duì)應(yīng)于變頻器，而故障、功率、電機(jī)電流代碼則相對(duì)應(yīng)于所有的總線控制設(shè)備。
　　4 上位機(jī)與PLC
　　上位機(jī)和PLC的通訊，通常使用DAServer作為其接口，DAServer根據(jù)設(shè)定時(shí)間比如1000ms來讀寫需要與PLC交互數(shù)據(jù)。上位機(jī)讀取接口中的數(shù)據(jù)是以事件的形式來進(jìn)行讀取的。上位機(jī)對(duì)于接口中相關(guān)數(shù)據(jù)信息的讀取或者寫入的過程中，必須由上位機(jī)對(duì)其數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼和解碼，只有這樣才能對(duì)應(yīng)特定位，從而使PLC中的控制字及其狀態(tài)字在上位機(jī)的畫面上現(xiàn)實(shí)出來。而對(duì)于那些能夠自成系統(tǒng)的比如球磨機(jī)等設(shè)備來說，因?yàn)槠浔旧砭哂惺滞晟频谋O(jiān)控系統(tǒng)能夠，所以其能夠通過通訊讀取所需要的特別關(guān)注的相關(guān)參數(shù)并且現(xiàn)實(shí)在上位機(jī)的畫面上。
　　5 上位機(jī)與服務(wù)器
　　上位機(jī)和PLC兩者間的通訊能夠讓畫面獲取設(shè)備開展運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并即時(shí)現(xiàn)實(shí)在畫面上。如果需獲取生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)以及其他比較關(guān)鍵的性能指標(biāo)的話，那么，也就需要從服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)信息。各個(gè)PLC設(shè)備把總線傳輸?shù)呐c生產(chǎn)密切相關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器，上位機(jī)利用ActiveFactory分析報(bào)表工具讀取服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)，以跟蹤生產(chǎn)信息并對(duì)信息進(jìn)行計(jì)算、分析和做適當(dāng)?shù)奶幚恚瑥亩@取生產(chǎn)設(shè)備的整機(jī)效率、歷史曲線、耗電量、臺(tái)時(shí)、用水量等。工廠過程的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了可視化之后，機(jī)器設(shè)備和其他管理人員可以在詳細(xì)的數(shù)據(jù)趨勢(shì)及信息基礎(chǔ)上采取行動(dòng)，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)的過程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。能夠自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表各設(shè)備管理報(bào)表，從而實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)績(jī)效的目的。
　　6 結(jié)語
　　本文利用FCS（現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）中的Profibus-DP總線在工廠的實(shí)際應(yīng)用，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制器、PLC、上位機(jī)以及服務(wù)器等方面，介紹了FCS對(duì)電氣設(shè)備無擾切換控制及自動(dòng)化設(shè)備管理的實(shí)現(xiàn)方法。
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