基于现场总线技术的工厂Web

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1、基于现场总线技术的工厂Web[关键词]1现场总线技术的发展控制技术 计算机技术、通讯技术与网络技术的发展，使得自动化系统的结构发生了变革，现场总线技术正是这种变革的产物。由于市场的驱动，世界各大控制系统厂家都相继开发了各自的现场总线产品。 为了规范其标准，IEC近期已通过了IEC61158现场总线国际标准，它包括：IEC61158TS、ControlNet、Profibus、P-Net、FF-HSE、SwiftNet、WorldFIP、Interbus、FF-H1等。几种标准类型的现场总线，实际上也构

2、成了几种现场总线控制系统体系结构，也都有多家控制系统公司产品支持。由于各厂家对现场总线产品开发时还会要保护自己过去的投资利益，因此各厂家现场总线产品也就各有其应用领域专长，这也使得我们在应用现场总线设备或系统时，要充分考虑对象的实际特点，来合理选择系统，以最大限度地发挥其优势作用。2实际对象分析 本文讨论的对象是一个冶炼与烟气制酸过程，它包括锌沸腾焙烧、铅烧结，以及两个冶炼过程的烟气混合后经Monsanto动力波洗涤再送ToposoWSA工艺制酸。 其工艺流程较长，设备布置的地域分布较广，虽然锌的焙烧

3、过程、铅的烧结过程以及烟气的洗涤与制酸过程都有一定的内部控制要求，但由于是将两个冶炼过程的烟气混合后制酸，流程中哪一个工序的变化都会对其他工序有密切影响，因此这是一个紧密联锁关系的长流程，流程中许多工序如动力波洗涤和WSA制酸等，其内部设备的联锁保护与工艺参数密切相关，这要求电气设备控制与工艺仪表监控必须统一考虑，基于上述的情形，可归纳为以下需求：①由于各工艺内部联锁控制与仪表参数控制的关系密切，因而要求工艺控制过程中电仪一体化；②由于该流程是在老厂房内进行配置，许多设备或控制室的布置只能利用原厂区的

4、空地或原建筑物结构，使得主控室、操作室、配电室与工艺设备距离较远，且不规范，为布线工程的考虑要求仪表控制和电气控制现场总线化；③由于整个工艺流程较长，且各工序间具有紧密联锁要求，因此要求整个控制和管理网络化。 对于上述需求下的控制系统配置，显然用前节中所提及的任何一种现场总线结构都难以完全满足要求这就需要根据具体情况来作具体配置，我们对各现场总线国际标准系统结构和对象需求进行分析和比较如下：①过程级现场总线类仪表，基于FF（H1）总线的产品相对较多，可选择的余地较大，我们选择FF现场总线仪表；就电气设

5、备而言，基于ProfibusD/P总线、DeviceNet总线、以及Interbus总线的产品相对较多，但智能型电气设备多集中于ProfibusD/P总线和DeviceNet总线，考虑到ProfibusD/P总线上不仅可挂分散I/O、智能电气设备，而且能挂从站型的PLC，这样给系统的配置带来了更大的灵活性，我们选择ProfibusD/P总线作为电气控制总线。控制功能的分配，将具有较复杂运算功能要求的模拟量监控或与工艺控制有关的状态信号，由FF（H1）总线上的控制回路实现。对具有强联锁关系的电气设备控制

6、，出于速度和可靠性考虑，选择PLC作控制器进行控制，对于一些用于设备联锁或保护的模拟量信号也由PLC进行控制。尽可能地将回路控制功能分配到总线设备上，我们对总线输出设备（即阀门定位器）分配PID功能，这就使得控制真正分散，对于少量分散的不具有总输入功能的设备，则选择第三方厂家的具有FF（H1）总线接口的分散I/O来进行数据采集。在ProfbusD/P总线上，基于电气设备尽量接近动力电源的考虑，将PLC的分散I/O置于现场配电间或主体设备处，而将PLC主站置于主控室以便于通讯调试等。对自成体系的小系统或

7、设备，则使用PLC从站而置于主体设备处附近。②监控级在这一级上可选的网络产品有：通用工业控制以太网、高速以太网HSE（尚无可选产品）、ControlNet网、以及Profibus-FMS网等。由于本对象地域分布较广，因而我们选择工业控制以太网，对于ProfibusD/P总线上的PLC主站控制器和FF（H1）总线上通讯控制器之间的通讯，考虑因高速以太网尚无定型产品，出于对通用以太网处理高速通讯时在可靠性方面的考虑，我们用Modbus（RTU）来实现两者间的通讯，同时采用客户机/服务器（Client/Se

8、rver）模式进行网络服务和管理，在考虑与信息层进行数据交换时，在服务器内配置了带OPC的控制管理软件。实际上，实现该对象的控制，是将几种现场总线国际标准结构进行合成，各取其长处，各发挥其优势。3系统集成 从本对象的工艺流程及工艺设备与操作控制室的布置情况来看，系统构成时需按几段工序集中站点考虑，即按Web站思路布局，系统总监控点在1700余点，系统FF设备近190台。控制系统构筑。这里我尝试且实现了多厂家控制设备与现场总线设备的集成。H1总线上的总线设