采用西门子PLC控制器实现玻璃纤维分公司DCS控制系统的设计

1、 概述

现场总线系统具有开放性、互可操作和互用性，系统结构高度分散性，对环境的较强适应性等特点，同时还具有节省硬件数量与投资、安装费用、维护费用等优点，现场总线控制技术因其巨大的技术优势，已在各个领域如机械、化工、汽车、电力、楼宇等得到广泛应用。

2 、现场总线技术简介

现场总线控制系统是近十几年发展起来的，它被认为是工业控制系统发展的必然趋势。它主要解决了传统控制系统信息量有限集成能力不强，开放性差，可靠性不易保证，电缆敷设量大，更不能完全满足MS系统对底层数据的要求等问题。

目前世界流行的现场总线及总线标准有很多种，其中PROm Us现场总线是欧洲标准，其产品在世界市场上已被普遍接受，在中国也组建了PROFIBUS现场总线专业委员会，它是目前世界上最成功的现场总线之一，河北金牛能源股份有限公司章村水泥厂已成功地采用了该现场总线。

3、 自控系统现场总线结构型式

河北金牛能源股份有限公司玻璃纤维分公司现场总线PROFIBUS控制系统的结构形式配置，需根据现在是否具备PROHBUS接口及系统本身的实际需要来确定，玻璃纤维分公司PROFIBUS控制系统网络结构如图1所示。

选择该网络构成形式，其理由如下：

（1）玻璃纤维分公司PROFIBUS—DP控制系统，很好地将拉丝生产线上的拉丝机的各个数据高效的集成，并且除了要达到远程操作、诊断、监控、参数化功能外，还可为企业管理层系统提供丰富的现场设备及生产数据，为全公司的信息系统提供重要的底层数据。而恰到好处的解决这些问题正是现场总线技术的最大优势。

（2）为确保实际应用项目（系统）的成功实施，玻纤公司与金牛电子公司和霍尼韦尔技术公司多次进行技术交流和探讨，现场总线PROFIBUS的一些关键性技术是可以在玻璃纤维行业得到正常应用的，并且经过调研，PROFIBUS已在制造、电力等多方领域广泛应用，在玻璃纤维行业也已有成功的应用，且有相当的业绩。

4、 系统硬件构建

玻璃纤维分公司DCS控制系统主要是由现场PLC、变频器、现场控制站、服务器、操作员站、工程师站等组成。各部分实现的功能如下：

（1）PIE。现场每1台拉丝机都是1套完整的PLC控制系统，可将工艺参数通过PLC的程序实现出来，并且在PLC的CPU内部储存，同时可通过PROFIBUS—DP现场总线实时在线的在操作员站上显现出来。

（2）现场控制站。现场控制站包括现场总线模块、冗余主控制器和通讯模块。现场总线模块（包括模拟量I／0、开关量I／0）是一个大规模的I／0处理系统，是直接与现场打交道的设备，对由现场设备传回的数据进行采集、信号处理、隔离滤波等数据处理；主控制器则进行各类控制运算、测量数据量程变换、非线性特性的自动补偿、计算机数制到工程数制转换；通讯模块实现各控制单元、终端和服务器进行通讯。

（3）操作员站。是操作员对过程与系统的接口，既有人机图形界面的监控功能，又能实现系统组态和数据通信，实现现场数据的管理及网络数据共享。

（4）网络。包括监控网络（M—Net）、系统网络（C—Net）、现场总线（PROFIBUS—DP）。监控网络实现工程师站、操作员站与系统服务器的互连，系统网络实现现场控制站与系统服务器的互连，现场总线采用实现现场主控制器与I／0模块的通信。

5 、系统控制要求及控制方案的实现

（1）为了能够使拉丝生产线上的48台拉丝机的生产数据和拉丝机运行状态在DCS控制中心被实时监视和控制，在DCS的操作员站上通过WIH—NCC组态图形软件既能监视和统计每台的生产数据（例如：满筒数、满筒率、拉丝机头转速等），又能控制现场每台的运行状态，达到非常理想的集中控制和监视功能。

（2）另外，拉丝生产线上的多台变频设备通过DP端口利用屏蔽双绞线连接在一起，构成PROFIBUS—— DP总线，进入DCS系统内相应的PROFIBUS通信模块，通过现场总线可在操作员站上显示出设备的运行电流、功率和报警信息。

（3）可以通过PROFIBUS—— DP总线和PROFIBUS—— PA总线的转换器将DP协议转换成PA协议，连接现场的测量仪表（PA仪表），并通过总线供给现场仪表电源，同时可将所需数据传回控制系统。

6 、结束语

PROFIBUS现场总线在玻璃纤维分公司自控系统中使用以来，经调试，运行稳定正常。现场总线作为工业控制网络愈来愈在工业控制系统中发挥出独特的优势作用。如今虽有观点认为，随着计算机通讯技术的发展，以太网（TCP／IP）可能取代现场总线，但至少从目前来看要全面取而代之，还存在着很多困难。