PROFIBUS在水泥工业自动控制系统中的应用
3 现场总线技术的应用
3.1 传统模拟控制方式
在以往水泥厂窑尾系统工况监测中,我们采用的是一对一模拟控制方式,见图1:
这种方式中,现场每一台仪表的测量信号,均通过各自的电缆以模拟量信号方式传人现场控制站,在现场控制站中还需要配备相应的AI、AO模件,每一个模拟量信号需占用一个通道,由于窑系统的仪表测点很多,控制站需设大量的模拟量模件,硬件投资大,而且设备维护任务也很重。
3.2 现场总线控制方式
水泥的生产过程是一个复杂的过程,它的工艺特点决定了其工业环境的恶劣性、现场设备的多样性和复杂性。需要处理多达数千个甚至上万个不同的过程变量,包括各种设备的运行参数和状态信息,各类工艺参数(如压力、温度、料位等)以及生产数据信息等。水泥厂自动化的实现要求可性高、抗干扰性强、稳定、实用和易操作,所以采用比较成熟的现场总线Profibus。
图2是采用Pmfibus现场总线的控制方式的结构图。控制站与现场控制器之间通过光缆进行通讯,而控制器通过一耦合器与现场总线仪表相连接。控制站通过双绞线经光纤HUB与现场控制器进行通讯,上位机采用标准的TCP/IP协议进行通讯,而下位机中,现场控制器和各I/O站和耦合器之间采用工业中标准的PROFIBUS-DP进行通讯,而耦合器和现场总线仪表之间采用PROFIBUS—PA通讯协议。
在这种方式中,现场多个仪表的测量信号,通过一根总线电缆,采用数字信号的通讯方式,经PROBUS DP/PA耦合器传人现场控制站,在现场控制站中通过PROFIBUS DP卡件与控制器相连,省去大量模拟量模件。
在系统之中还有现场总线仪表的硬件组态和软件组态两大部分内容,本文中不再详细介绍。
水泥厂用于窑系统工况监测的仪表设备较多且分布较为集中,采用现场总线的控制方式,业主既可省去许多的计算机系统硬件及电缆投资,还可减少大量的电缆敷设工作,不仅节约安装费用,还便于生产维护。此外水泥工业生产中的一些大型设备如辊压机、篦冷机、立磨等,这些设备的自动化控制较为复杂,他们与DCS系统通讯的点数很多,采用现场总线局域网,设备本体控制参数及时全面的传人DCS系统,这样不仅便于对设备进行控制监测,对优化设备的使用性能也大有帮助。
4 结束语
经长时间使用证明,采用PROFIBUS现场总线技术的作业系统大大提高了水泥企业的自动化水平,同时对提高产品产量、质量,降低能耗,减轻劳动强度,实现文明生产等方面都有着显著的经济效益和社会效益。例如山东丛林集团水泥项目中,对篦冷机、立磨均采用现场总线局域网控制方式,大大提高了企业的综合经济效益。随着现场总线技术的发展完善,它在水泥行业中的应用会更加广泛。
参考文献
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