工業(yè)以太網(wǎng)在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用易義寧

黃德位 胡亮亮

摘? 要：在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中工業(yè)以太網(wǎng)逐漸顯示出了重要的應(yīng)用價(jià)值，該文介紹了工業(yè)以太網(wǎng)的基本知識，進(jìn)而講解了工業(yè)以太網(wǎng)在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用過程，包括設(shè)計(jì)工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制模式、設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)組網(wǎng)方案，對工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行提供了重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：工業(yè)? 以太網(wǎng)? 工程流水線? 自動(dòng)化控制系統(tǒng)? 運(yùn)用

中圖分類號：TP278? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）02（c）-0009-02

以太網(wǎng)通信技術(shù)運(yùn)用過程中具有兼容性較好以及組網(wǎng)價(jià)格低廉的優(yōu)勢，充分運(yùn)用了一體化的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中運(yùn)用能夠達(dá)到較為理想的運(yùn)營效果，促進(jìn)設(shè)備的后期維護(hù)管理，加強(qiáng)對流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)眾多機(jī)電裝備的有效監(jiān)控。

1? 工業(yè)以太網(wǎng)概述

以太網(wǎng)經(jīng)歷了長期的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了比較成熟而穩(wěn)定的發(fā)展體系，方便性與便捷性較高，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為廣泛，擁有人數(shù)較多的使用群體，具有較為豐富的使用資源。由于其這些較為有利的使用優(yōu)勢，在工業(yè)領(lǐng)域中得到了較為廣泛的使用，開發(fā)出了工業(yè)以太網(wǎng)。其能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)的整個(gè)流程進(jìn)行有效控制與管理，同時(shí)對產(chǎn)品信息進(jìn)行有效監(jiān)測，最終達(dá)到較為良好的使用效果。目前工業(yè)以太網(wǎng)使用過程中主要采用的是IEEES 803.2（Ehernet）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有無縫連接的使用優(yōu)勢，能夠充分將企業(yè)的信息和全球的信息進(jìn)行有效連接，最終構(gòu)成信息完善的管理系統(tǒng)[1]。

工業(yè)以太網(wǎng)在建立運(yùn)行過程中能夠有效促進(jìn)工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)，屬于一種典型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用了系統(tǒng)組網(wǎng)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的性能的分析上主要采用了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方式，要求在使用過程中能夠有效正確地選取拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，充分分析控制要求與控制對象。目前很多電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性比較有限，主要是由于其在使用過程中需要加強(qiáng)多個(gè)設(shè)備之間的有效配合。而工業(yè)以太網(wǎng)能夠有效解決這一不足之處，采用環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有效提升了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性[2]。

2? 工業(yè)以太網(wǎng)在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

工業(yè)以太網(wǎng)在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用過程中要求設(shè)計(jì)工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制模式，設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)組網(wǎng)方案等。

2.1 設(shè)計(jì)工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用的是控制開關(guān)與繼電器的本地控制模式，在后期維護(hù)管理上具有明顯的不足之處，也不利于系統(tǒng)的擴(kuò)容升級。采用工業(yè)以太網(wǎng)能夠有效克服其中的不足之處，采用了分布式控制管理模式即DCS模式，有效加強(qiáng)了對三級DCS功能的充分配置與合理劃分，充分實(shí)現(xiàn)了對水線自動(dòng)控制的遠(yuǎn)程控制，在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立過程中采用了底層傳感設(shè)備、本地PLC站與監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)。

在現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)物理參數(shù)信號的檢測接收上運(yùn)用了現(xiàn)場傳感器，并且將檢測到的數(shù)據(jù)在變送器的運(yùn)用之下將其轉(zhuǎn)化為4～20mA的電流信號，之后在屏蔽電纜的運(yùn)用之下，將信號發(fā)送到各子系統(tǒng)的PLC之中。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收4～20mA電流形式，由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)共同構(gòu)成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

在對電磁閥、行程開關(guān)與限位開關(guān)、流水線生產(chǎn)工藝流程等的運(yùn)行檢測過程中是采用對開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)的。本地PLC站在運(yùn)行過程中能夠充分加強(qiáng)上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測工藝參數(shù)、環(huán)節(jié)參數(shù)、工作狀態(tài)參數(shù)等。

在監(jiān)控終端與本地PLC站數(shù)據(jù)信息的交換過程中，工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)揮著重要的作用，監(jiān)控終端中具有上位機(jī)程序[3]。

2.2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制模式

在對系統(tǒng)控制模式的設(shè)計(jì)過程中采用了本地控制方式與遠(yuǎn)程遙控方式。工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本保留方式是本地控制方式，通過啟動(dòng)/停止按鈕操作能夠有效實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的啟動(dòng)與暫?？刂啤＜词乖诤椭醒肟刂剖覕嚅_聯(lián)系的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)流水線作業(yè)的自動(dòng)進(jìn)行。

在遠(yuǎn)程遙控方式下，中央控制室的操作人員能夠?qū)α魉€作業(yè)進(jìn)行有效監(jiān)控，借助于監(jiān)控軟件對現(xiàn)場各設(shè)備進(jìn)行有效遙控，充分加強(qiáng)對系統(tǒng)設(shè)備的啟動(dòng)或者暫停。對流水線作業(yè)的自動(dòng)化操作具有顯著的促進(jìn)作用，相關(guān)工藝參數(shù)以及運(yùn)行狀態(tài)均可在設(shè)備界面上充分體現(xiàn)，使得操作人員能夠遠(yuǎn)程掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)有效監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況，判斷其中是否出現(xiàn)故障并進(jìn)行報(bào)警，對模擬量趨勢曲線進(jìn)行充分顯示，同時(shí)還能夠打印日志報(bào)表以及故障報(bào)警，借助于鼠標(biāo)與鍵盤即能夠完成其中的操作任務(wù)[4]。

2.3 設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)系統(tǒng)

由兩個(gè)PLC站點(diǎn)共同構(gòu)成了流水線PLC 下位機(jī)系統(tǒng)，這是由流水線操作工程的設(shè)備建設(shè)情況與工藝操作特點(diǎn)所決定的，兩個(gè)PLC站點(diǎn)分別負(fù)責(zé)流水線施工中的不同工藝。流水線I/O分布表見表1。

西門子公司的S7-300PLC是很多工業(yè)企業(yè)下位機(jī)PLC選擇的產(chǎn)品。在其網(wǎng)絡(luò)通信過程中能夠有效實(shí)現(xiàn)MODBUS/TCP以太網(wǎng)通信協(xié)議的有效集成，將自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信集成成本較大程度地降低。

2.4 設(shè)計(jì)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在工業(yè)流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要求有效選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在流水線操作中某一點(diǎn)出現(xiàn)故障的情況下，環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸依然能夠正常進(jìn)行。運(yùn)行的顯著優(yōu)勢是采用順序依次傳輸?shù)膫鬏敺绞?，為了有效降低成本，工業(yè)以太網(wǎng)可以采用雙環(huán)路雙冗余網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方式，選擇光纖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.5 設(shè)計(jì)系統(tǒng)組網(wǎng)方案

由信息管理層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、傳感檢測與執(zhí)行機(jī)構(gòu)層共同構(gòu)成了流水線自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在流水線生產(chǎn)工藝中的狀態(tài)參數(shù)的越限報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測中充分運(yùn)用到了信息管理層，充分運(yùn)用組態(tài)程序與專用自動(dòng)化控制監(jiān)控程序充分實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制指令的自動(dòng)/聯(lián)動(dòng)派發(fā)以及各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、報(bào)表分析。

3? 結(jié)語

工業(yè)以太網(wǎng)在工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用過程中，應(yīng)當(dāng)有效設(shè)計(jì)工程流水線自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用分布式控制管理模式即DCS模式，選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);有效設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制模式、PLC自動(dòng)系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、系統(tǒng)組網(wǎng)方案，從多種角度有效提升流水線自動(dòng)控制系統(tǒng)管理的運(yùn)用水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈保峰，劉海濤.工業(yè)以太網(wǎng)在煤化工企業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2017（12）：235-237.

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