PROFIBUS技術(shù)及其在煙草制絲電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

導(dǎo)言

PROFIBUS作為一種總線標(biāo)準(zhǔn)，具有開放、國際化、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商等特點(diǎn)，由其構(gòu)成的兼容網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可 應(yīng)用于不同的場合，分別是PROFIBUS-FMS，提供強(qiáng)有力的通信功能；PROFIBUS-DP，用于傳感器和執(zhí)行器級 的高速數(shù)據(jù)傳輸；PROFIBUS-PA，用于安全性較高的場 合，允許對設(shè)備進(jìn)行完全的內(nèi)部操作。

在煙草制絲電控系統(tǒng)中，控制對象大部分為開關(guān)量點(diǎn)?，F(xiàn) 場設(shè)備控制采用PROFIBUS-DP，主站間通訊一般采用 SIEMENS Industrial Ethernet，也可采用PROFIBUS- FMS。

本文中，我們將采用應(yīng)用最多的模式為例，即主站監(jiān)控級網(wǎng)絡(luò)采用SIEMENS Industrial Ethernet，設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)采用PROFIBUS-DP。


電控系統(tǒng)設(shè)備及結(jié)構(gòu)配置

在現(xiàn)場級控制設(shè)備選型時(shí)，我們主要考慮在SIEMENS的PROFIBUS和另一家的總線中選擇其一。因?yàn)橹平z電控 系統(tǒng)主要是由電機(jī)控制回路組成，另外一家公司的技術(shù)要求每臺電機(jī)控制作為其一個(gè)子站，成本要高出許多
SIEMENS PROFIBUS-DP家族中ET200S的集成負(fù)載饋電
器，將PLC的輸入/出、端子模塊、斷路器和接觸器結(jié)合在 一起，每個(gè)DP從站理論上最多可控制20臺電機(jī)(每個(gè)子站 的物理長度不能超過1米，負(fù)載饋電器的物理寬度為
45mm)。從這個(gè)意義上講，ET200S是最好的選擇。另外 一個(gè)原因就是目前煙草行業(yè)中，控制系統(tǒng)應(yīng)用最多的還是SIEMENS公司產(chǎn)品。因此，現(xiàn)場級控制設(shè)備選型確定為ET200S產(chǎn)品。

按照制絲工藝要求，整條線劃分為十二個(gè)工藝段，每個(gè) 工藝段由一組PLC控制。在每個(gè)工藝控制段PLC中，主站 采用S7-400產(chǎn)品，CPU選型為帶內(nèi)置DP口的CPU，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)原則，在某煙廠的制絲電控系統(tǒng)中，已成功應(yīng)用了現(xiàn)場總線技術(shù)。我們共采用了8組PLC控制，現(xiàn)場設(shè)備控制采用 PROFIBUS-DP 模式，分別組成8 組PROFIBUS-DP網(wǎng)。共有電機(jī)類ET200S站點(diǎn)61個(gè)，普通 I/O站點(diǎn)81個(gè),變頻器站點(diǎn)67個(gè)，操作員站點(diǎn)8個(gè)，水份儀 站點(diǎn)18個(gè)，電子稱站點(diǎn)18個(gè)，操作臺站點(diǎn)7個(gè)。
系統(tǒng)特點(diǎn)

采用PROFIBUS技術(shù)后，與傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)比較，系統(tǒng)具 有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

•系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加方便、清晰負(fù)載饋電器的使用，免去了電機(jī)保護(hù)開關(guān)、接觸器及與 PLC輸入/出的大量原理圖、接線圖的設(shè)計(jì)，出圖量大幅 度減少，ET200S模塊化組件的使用，也使柜(箱)內(nèi)布 線、設(shè)計(jì)更為簡便，加快了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期。
•安裝簡單、快捷 在不采用任何工具的情況下，接口模塊和端子模塊卡在導(dǎo)軌上，完成接線后，電子模塊、電源模塊、負(fù)載饋電 器模塊“即插即用”。
•組態(tài)、調(diào)試更加容易 無須其他特殊軟件，在S7軟件包中，用鼠標(biāo)拖拉即可完 成PROFIBUS-DP的組態(tài)。不需額外費(fèi)用，設(shè)備故障就可通過總線報(bào)告，故障定位更加方便。
•維護(hù)簡單
劃分子站和模塊化組件的使用，以及強(qiáng)大的故障診斷能 力，都為日后設(shè)備維護(hù)帶來極大的便利。
•便于擴(kuò)展和信息集成
PROFIBUS的使用將孤立的單元設(shè)備帶進(jìn)了信息化網(wǎng)絡(luò)中, 為今后系統(tǒng)擴(kuò)展和企業(yè)綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)打下良好的基礎(chǔ)。
•最終用戶工程造價(jià)降低
PROFIBUS技術(shù)的使用，節(jié)省了大量的線纜、橋架、端子 排、柜體等，培訓(xùn)和維護(hù)費(fèi)用減少，這些都降低了工程總造價(jià)。下表顯示了典型制絲線電控系統(tǒng)的材料使用比 較。


結(jié)論

PROFIBUS技術(shù)從99年開始就已成功應(yīng)用于煙草行業(yè)中了，特別是在江蘇某煙廠的6000KG/H制絲管控系統(tǒng)中, 現(xiàn)場設(shè)備的控制全部采用了PROFIBUS技術(shù)，得到了用戶 的高度評價(jià)。尤其是與傳統(tǒng)集中控制比較，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、維護(hù)及擴(kuò)展方面都具有十分明顯的優(yōu)勢。PROFI- BUS技術(shù)在煙草行業(yè)的成功應(yīng)用具有典型意義，為其他行業(yè)的自動(dòng)化項(xiàng)目提供了一種理想的解決方案，應(yīng)得到更為廣泛的推廣。