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1、ProfibusDP在碱回收燃烧工段的应用huanglj导语：将Pmfibus-DP现场总线应用到碱回收燃烧工段的控制中，实现了PC与PLC、PLC与PLC之间的通讯，进步了系统的平安性，扩展了DCS的功能。摘要：将Pmfibus-DP现场总线应用到碱回收燃烧工段的控制中，实现了PC与PLC、PLC与PLC之间的通讯，进步了系统的平安性，扩展了DCS的功能。关键词：Profibus现场总线；碱回收；燃烧工段ApplicationofPROFIBUSS-DPFieldBusTechnologyinCombustionStageofChemicalRecoveryPlantLIUGuo-dongW
2、ANGMeng-xiaoJIANGU-boShaanxiUniversityofScienmandTchnology，Xianyang，ShaanxiProvince，712081Abstract：ThePROFIBUS-DPfieldbustechnologywasappedtothecontrolofthecombustionstageofalkalirecoveryplant，thecommunicationbetweenthePCandthePIE，andthecommunicationbetweenthePIEandthePIEweTerealized，thesafetyofthec
3、ontrolsystemwasenhanced，andthefunctionoftheDCSwasextendedKeywords：PROFIBUSfieldbus；alkalirecovery；combustionstage现场总线技术是目前正在兴起的一种全新的控制技术。目前比拟流行的现场总线技术主要有：Profibus、基金会现场总线FF等。Profibus是一种国际的、开放的、不依靠于消费厂商的总线标准。它由相互兼容的3局部组成：Profibus-DP；主站和从站之间采用轮换查询的方式通讯，用于设备级控制系统和分散式IO的通讯；ProNaus-PA，电源和通讯数据通过总线并行传输，可使得
4、传感器和执行机构通过一根总线相连接，主要用于单元级和现场级通讯；ProfibusFMS，用于车间级监控网络，是一个令牌构造、实时多主站网络。近年来Profibus在诸多总线控制技术应用中已经占据首位，广泛应用于加工制造自动化、经过控制自动化、楼宇自动化等领域。在开发设计造纸厂碱回收车间燃烧工段的自动控制系统中，考虑到目前的自动化程度和本钱，将Profibus-DP现场总线技术应用与DCS技术相结合，获得了良好的应用效果。1燃烧工段控制需求碱回收燃烧工段的工艺流程如图1所示。蒸发工段送来的浓黑液进入圆盘蒸发器，经过炉膛烟气的再次蒸发浓缩后送到人炉黑液槽。浓黑液经过加热器加热后，由喷枪喷人碱炉燃烧
5、，熔融物送人溶解槽后形成绿液并被送往苛化工段。一、二次风经预热器和炉膛四周的余热再次加热，并按照一定比例送入炉膛。三次风被直接送人炉膛，炉膛出来的烟气经过圆盘蒸发器和静电除尘器后通过引风机送往烟囱。黑液在碱炉内燃烧产生大量的热量，此热量使汽包中的一局部水生成蒸汽，通过分汽缸送往各个工段，送上汽包软化水经除氧器来补充汽包水量，将汽包水位稳定在一定的范围内。 b2燃烧工段控制设计21控制系统网络构造设计/b1针对上述工艺及控制特点，燃烧自动控制系统采用现场控制级和经过监控级如图2两层网络构造。现场控制级采用可靠性很高的可编程控制器PLC，并基于现场总线和分布式控制技术，其可靠性不依靠于经过监控级计
6、算机，即使在监控级计算机关机或者停电的情况下，消费照旧可以正常进展。经过监控级采用2台操纵站OP站1和OP站2实时监视消费状况。操纵站配置成双机系统，有效实现故障切换，进步系统监控的可靠性和数据记录的准确性，为现场控制提供平安、可靠的信息互联。上位机采用的是西门子WinCC60软件，下位机采用的是Step752。如图2所示，输入输出为模拟量的外部设备如压力计、气动阀门等都与EI200M上的模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332相连；电机的启、停等信号与Eq200M上的数字量模块SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块相连。现场总线仪表等设备如压力传感器等可以直接与总线相连
7、。22Profibus的协议构造2Profibus协议构造采用了ISOOSI模型中的第1层、第2层，必要时还采用第7层。第1层和第2层的导线和传输协议根据美国标准EIARS-485、国际标准IEC87051和欧洲标准EN6087O51、总线存取程序、数据传输和治理效劳基于DIN19241标准的第1至第3局部和C955标准。治理功能FMA7采用ISODIS7498-4治理框架的概念。Profibus提供了3种通讯协议类型：DP、FMS、PA。ProfibusDP使用了第1层、第2层和用户接口层，第3到第7层未使用，这种精简的构造确保高速数据传输。直接数据链路映像程序DDLM提供对第2层的访问。在
8、用户接口中规定了Profibus-DP设备的应用功能，以及各种类型的系统和设备的行为特性。由于Profibus-DP是为高速传输用户数据而优化的Profibus协议十分适用于可编程控制器与现场级分散IO设备之间的通讯。23现场总线的设置当总线上使用温度、压力变送器等现场总线仪表时，终端电阻安装在每条总线的最后一台仪表上；当没有使用现场总线仪表并且只使用了ET200M从站，那么在使用的西门子专用的DP通讯接头上就带有终端电阻。通过它自带的开关可以设置是否使用终端电阻。现场总线上的每台总线设备都必须分别设置1个不同的站地址。有些设备通过自带的软件进展地址设定设置，每条总线上的物理地址必须和软件组态
9、中的地址一样；有些设备上带有设置地址的拨码开关例如ET200M。就可以按照8421码进展地址的设置；也有的可以在操纵面板上进展设置如西门子位置定位器。所有的总线、支线或其他信号线都必须单独架设桥架，尽量防止干扰。可以将总线、支线还有信号线的屏蔽线连接在一起，然后在控制柜中集中一点接地。24现场总线网络中的通讯3在现场控制级，主站可连接32个从站点，最大传输间隔可达1000m。通过中继器还可增加站点并可延伸通讯间隔，便于将来系统扩展。需要指出的是，在各站点之间要留意接地点电位的平衡问题。下位机PIE系统采用的是CPU4142DP加3个ET200M从站构成，主站CPU4142DP具有1个MPI接口
10、和1个DP接口，可以与MPI网络和DP网络连接。MPI网络的通讯速率设置为1875kbps，ProfibusDP网络的通讯速率设置为15Mbps。有时要求在几个工段控制系统中有信息交互，即需要几个CPU之间进展通讯，而且在实际应用当中并不需要增加额外的通讯模块，假如间隔过远那么需要使用中继器。在程序设计中，可以使用Profibus网络通讯的系统功能SFC和系统功能块SFB。下面列举了作为主站的CPU的通讯程序。CAIJSFC14接收数据子程序LADDR：=W#16#3E8输入区的起始地址RETvAL：MW100返回值存储在MW100中RECORD：P#DB5DBX00BYTE10指向存放输入数
11、据的数据区指针CA1&SFC15发送数据子程序lADDR：=W#16#3E8输出区的起始地址RECORD：P#DB6DBX00BYTE10指向存放输出数据的数据区指针RET_VAL：=MW102返回值存储在MW102中在采用交互式通讯时，应留意收发双方通讯速度的匹配。例如：假设发送方速度过快，接收方来不及应答Acknowledge，发送方会显示接收方已无接收资源的错误代码，这可通过适当降低发送频率来解决。PC与PLC间的通讯，在控制室设置的2台OP站上各安装1块西门子CP5611通讯板卡，监控计算机通过CP56ll通讯板卡与现场控制级的2台PLC通讯。2台OP站实时读取PLC数据，以实现工艺流
12、程和工艺数据实时显示。同时，2台OP站对PIE进展监视控制和参数优化功能，协助现场级PLC完成复杂的控制算法。现场控制级与经过监控级之间的数据交换均采用密码通讯与校验，防止信号传输干扰。3完毕语通过实际应用可以总结出Profibus-DP现场总线具有以下优点：1更新、扩大了DCS的功能。传统的DCS中参加了现场总线，不但保持了DCS的稳定性，且引入了现场总线的灵敏性；同时可减少硬件数目，安装、维护的工作量随之减少。2进步了系统的灵敏性、准确性。与此现场总线有关的信号，无需再像传统的DCS在发送与接收经过中通过数模模数反复转换，而是直接进展CPU间的通讯，进而进步了信号收集的品质和系统的控制质量。3降低了DCS的负荷，进步了系统的控制品质。由于一局部调节任务分配到现场智能仪表或执行机构的CPU上去实现，DCS中相关自动处理单元中的CPU的负载得到降低，相关设备的调节品质得到进步。4由于现场总线具有自诊断和简单的故障处理才能，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询总线设备的运行状态与诊断维护信息。1邹彤WinCC组态软件的编程技巧J化工自动化及仪表，2001，282：632JonasBerge经过控制现场总线工程运行与维护M北京：清华大学出版社。20033廖常初ST-300400PLC应用技术M北京：机械工业出版社，20050