现场总线技术在玻璃配料系统中的应用研究
该系统具有手动工作方式、自动工作方式(PLC控制)、和在计算机监控状态下的全自动工作方式三种。自动配料时，现场秤量站对料仓中的物料重量进行秤量，系统根据配方要求使用“减量法”控制排料，减量法排料值为配方值，采用两次秤量的方式，当满足排料值时停止排料。排料同时启动传输皮带机，将物料送到混合仓混合，混合时启动自动加水系统进行定时加水。混合达到要求后由原熔皮带机将混合料送到窑头料仓。系统经过这样一次次循环来完成配料任务。
3.3 系统网络控制组成
以S7-300 PLC为中心，上位机与 PLC之间采用MPI网络连接，PLC与高精度称重仪表之间由PROFIBUS-DP网络连接，称重仪表是系统中的一个从站，PANTHER仪表将通过专用的PROFIBUS现场总线接口完成与SIEMENS的PLC的网络化连接。自动配料系统的网络组成如图3所示:
图3 自动配料系统的网络构成
系统采用STEP V5.2进行硬件组态，实现系统设备的监控、配方管理以及数据的采集和记录等功能。PLC的逻辑处理器选用西门子公司的S7-315 2DP的CPU，该CPU本身带一个MPI通信接口和一个PROFIBUS-DP接口。上位机对下位机进行统一管理，对配方、打印和统计，传送称量配方给下位机，启动称量操作，用监控软件监视下位机的各运行状态，下位机分别对配料系统进行现场控制。
安装在PC上的STEP7编程软件通过MPI与PLC通信，但是这些通信协议并未公开，因此需采用西门子公司提供的PRODAVE工具箱。PRODAVE的动态链接数据库(DLL)提供了大量的基于windows操作系统的DDL函数，供用户解决PLC与PC间的数据交换和数据处理问题。上位机用通信函数直接读写PLC中的数据，而不用编写PLC一侧的通信程序。
PROFIBUS-DP接口负责与称重仪表通讯，将称重数据和相关参数及时的输送到主控制站。称重仪表采用应用较广的PANTHER称重终端，此仪表通过现场接线盒采集称重数据，其自带的PROFIBUS-DP接口可方便的完成与PLC的通讯。
3.4 系统控制软件设计
控制系统的开关量输入模块，接收控制现场和操作按钮信号以及马达状态反馈信号，开关量输出模块实现对马达、气缸、电磁阀、指示灯的启停控制，模拟量输出模块控制现场秤量站给料机喂排料的速度。称重仪表的称量结果通过PROFIBUS-DP总线传送至处理器。处理器根据接收到的按钮信号、状态反馈信号、称量值信号，经过运算，发出对现场设备的控制信号，整个系统即以预定的程序自动运行。系统控制软件流程如图4所示:
图4 配料控制系统软件流程
3.5 系统特点分析
(1) 由于控制结构上采用了FCS，与传统的DCS相比节约了许多硬件设备。使用FCS可以减少1/2~2/3的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O机柜，这样就节省了I/O装置及装置室的空间;同时减少大量电缆，使施工、调试大大简化。
(2) 现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。因此提高了控制系统的精度和可靠性。
(3) 由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。
(4) 系统采用STEP7软件统一编程和组态，使系统的调试更为简单方便，同时大大降低了系统维护的工作强度。
4 结束语
本系统采用了现场总线这一开放的，具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连起来，构成了现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了调试、安装和维护费用。该系统在梅特勒－托利多称重配料诸多项目上投入使用，其运行状况良好，通讯和控制稳定可靠，因此在工业控制领域中有很大的推广价值。
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