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PROFIBUS技术及其在烟草制丝电控系统中的应用

导言

PROFIBUS作为一种总线标准,具有开放、国际化、不依赖于设备生产商等特点,由其构成的兼容网络系统,可 应用于不同的场合,分别是PROFIBUS-FMS,提供强有力的通信功能;PROFIBUS-DP,用于传感器和执行器级 的高速数据传输;PROFIBUS-PA,用于安全性较高的场 合,允许对设备进行完全的内部操作。

在烟草制丝电控系统中,控制对象大部分为开关量点。现 场设备控制采用PROFIBUS-DP,主站间通讯一般采用 SIEMENS   Industrial   Ethernet,也可采用PROFIBUS- FMS。

本文中,我们将采用应用最多的模式为例,即主站监控级网络采用SIEMENS Industrial Ethernet,设备级网络采用PROFIBUS-DP。

电控系统设备及结构配置

在现场级控制设备选型时,我们主要考虑在SIEMENS的PROFIBUS和另一家的总线中选择其一。因为制丝电控 系统主要是由电机控制回路组成,另外一家公司的技术要求每台电机控制作为其一个子站,成本要高出许多SIEMENS  PROFIBUS-DP家族中ET200S的集成负载馈电器,将PLC的输入/出、端子模块、断路器和接触器结合在 一起,每个DP从站理论上最多可控制20台电机(每个子站 的物理长度不能超过1米,负载馈电器的物理宽度为45mm)。从这个意义上讲,ET200S是最好的选择。另外 一个原因就是目前烟草行业中,控制系统应用最多的还是SIEMENS公司产品。因此,现场级控制设备选型确定为ET200S产品。

按照制丝工艺要求,整条线划分为十二个工艺段,每个 工艺段由一组PLC控制。在每个工艺控制段PLC中,主站 采用S7-400产品,CPU选型为带内置DP口的CPU,其系统结构如图所示。

根据以上的设计原则,在某烟厂的制丝电控系统中,已成功应用了现场总线技术。我们共采用了8组PLC控制,现场设备控制采用 PROFIBUS-DP 模式,分别组成8 组PROFIBUS-DP网。共有电机类ET200S站点61个,普通 I/O站点81个,变频器站点67个,操作员站点8个,水份仪 站点18个,电子称站点18个,操作台站点7个。

系统特点

采用PROFIBUS技术后,与传统的电控系统比较,系统具 有以下几个特点:

  • 系统设计更加方便、清晰负载馈电器的使用,免去了电机保护开关、接触器及与 PLC输入/出的大量原理图、接线图的设计,出图量大幅 度减少,ET200S模块化组件的使用,也使柜(箱)内布 线、设计更为简便,加快了控制系统设计、生产周期。

  • 安装简单、快捷 在不采用任何工具的情况下,接口模块和端子模块卡在导轨上,完成接线后,电子模块、电源模块、负载馈电 器模块“即插即用”。

  • 组态、调试更加容易 无须其他特殊软件,在S7软件包中,用鼠标拖拉即可完 成PROFIBUS-DP的组态。不需额外费用,设备故障就可通过总线报告,故障定位更加方便。

  • 维护简单,划分子站和模块化组件的使用,以及强大的故障诊断能力,都为日后设备维护带来极大的便利。

  • 便于扩展和信息集成PROFIBUS的使用将孤立的单元设备带进了信息化网络中, 为今后系统扩展和企业综合自动化的实现打下良好的基础。

  • 最终用户工程造价降低,PROFIBUS技术的使用,节省了大量的线缆、桥架、端子 排、柜体等,培训和维护费用减少,这些都降低了工程总造价。下表显示了典型制丝线电控系统的材料使用比 较。

 结论

PROFIBUS技术从99年开始就已成功应用于烟草行业中了,特别是在江苏某烟厂的6000KG/H制丝管控系统中, 现场设备的控制全部采用了PROFIBUS技术,得到了用户 的高度评价。尤其是与传统集中控制比较,在系统设计、安装调试、维护及扩展方面都具有十分明显的优势。PROFI- BUS技术在烟草行业的成功应用具有典型意义,为其他行业的自动化项目提供了一种理想的解决方案,应得到更为广泛的推广。