戰(zhàn)德志 孫美芹

摘要 以樹脂膠液原料計(jì)量配比、反應(yīng)釜溫度控制為例,開發(fā)基于Profibus-DP組成的三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝流程的自動(dòng)控制,試運(yùn)行結(jié)果表明,達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)和要求。詳細(xì)介紹該控制系統(tǒng)的控制方案和系統(tǒng)特點(diǎn)。

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

中圖分類號(hào):TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):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(guó)科技部組織生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的公司和研究所,根據(jù)IS07489標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)總線的德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并同時(shí)研制Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品。1991年,Profibus德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布:DIN19245(1-A)。經(jīng)過多年的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用,Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線已形成系列產(chǎn)品,并在各個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。到目前為止,Profibus用戶協(xié)會(huì)已擁有605個(gè)成員,遍布?xì)W洲、美洲、亞洲、非洲和澳大利亞,成員中的150多個(gè)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(dòng)化)現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案,是一種不依賴于廠家的開放式總線標(biāo)準(zhǔn),可廣泛應(yīng)用于制造加工、過程和自動(dòng)化領(lǐng)域。Profibus總線包括3個(gè)兼容版本:Profibus-DP(H2)、Profibus-PA(H1)和Profibus-FMS。筆者結(jié)合在招遠(yuǎn)金都樹脂項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)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(yīng)用。

2 生產(chǎn)過程簡(jiǎn)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(yīng)根據(jù)不同的配方和反應(yīng)過程的理想溫度曲線,完成原料配方計(jì)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(dú)控制。原料配比計(jì)量和反應(yīng)釜的溫度控制、上膠機(jī)和空調(diào)機(jī)組的控制是工程實(shí)施設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。上述生產(chǎn)過程涉及多個(gè)重量、溫度、壓力、物位等測(cè)控參數(shù),此外還有一些設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)。這些參數(shù)及信號(hào)都由三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制。

樹脂膠液原料計(jì)量配方是將甲醇、甲醛、桐油、丙酮等化工原料按一定配方進(jìn)行計(jì)量混配?；炫湓系挠?jì)量罐共24個(gè),需按配方要求進(jìn)行邏輯組合,以保證各種原料以一定比例投入相應(yīng)計(jì)量罐。

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

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置

控制系統(tǒng)采用三級(jí)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(chǎng)控制與監(jiān)測(cè)。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(dá)控制指令。這兩層都掛在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)上。第三層為廠級(jí)管理層,向車間下達(dá)生產(chǎn)任務(wù),同時(shí)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(chǎng)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(cè)控要求,共配置6套現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng):原料計(jì)量配方1套,反應(yīng)釜溫控4套,上膠機(jī)及空調(diào)機(jī)組1套。每套PLC的CPU都選用支持Profibus-DP的315-2DP,6個(gè)從站工作在DP-SLAVE模式。每個(gè)站配有適當(dāng)數(shù)量的AI/AO、DI/DO及一塊CP340通訊模塊,負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)變頻器組通訊,以便控制輸送設(shè)備的轉(zhuǎn)速。原料計(jì)量配方控制系統(tǒng)和上膠機(jī)及空調(diào)站各配有1臺(tái)12"真彩pro-face觸摸屏,反應(yīng)釜溫控站4套PLC每套配有2臺(tái)12"真彩pro-face觸摸屏,按反應(yīng)釜序號(hào)及A、B兩種溫控曲線有序組合對(duì)應(yīng)。觸摸屏通過MPI通訊口與PLC通訊,以便將工藝參數(shù)及時(shí)反饋給現(xiàn)場(chǎng)操作人員并接受現(xiàn)場(chǎng)操作指令。

3.2 監(jiān)控層監(jiān)控主站采用研華工控機(jī),進(jìn)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(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)PLC進(jìn)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(chǎng)數(shù)據(jù)。

監(jiān)控軟件主要完成的功能包括:1)原料計(jì)量配方量數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)顯示;2)反應(yīng)釜溫度控制數(shù)據(jù)及曲線顯示、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示,閥、泵的運(yùn)行狀態(tài);3)上膠機(jī)及空調(diào)測(cè)控參數(shù)及曲線顯示、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示,閥、泵的運(yùn)行狀態(tài);4)工藝流程及數(shù)據(jù)顯示、測(cè)控參數(shù)的修改;5)計(jì)量數(shù)據(jù)、報(bào)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫與工廠級(jí)管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

4 DP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

由前述現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)步驟:1)將各從站通訊網(wǎng)線進(jìn)行硬件連接;2)主站上安裝好CP5611卡,裝上驅(qū)動(dòng)、simatic net和組態(tài)王軟件;3)利用第七步對(duì)現(xiàn)場(chǎng)PLC編寫控制程序,對(duì)CPU硬件組態(tài)時(shí)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(shí)作為PC station的計(jì)算機(jī)和DP設(shè)備已經(jīng)組態(tài)成一個(gè)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(chǎng)PLC的存儲(chǔ)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(jì)量及反應(yīng)釜控制系統(tǒng)投入使用后,系統(tǒng)運(yùn)行良好,使覆銅板的生產(chǎn)過程實(shí)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(jì)效益,提高了市場(chǎng)占有率。

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