PROFIBUS IO 300B在食品廠流程控制系統中的應用
摘 要
黑龍江北大荒豐威食品有限公司的豐威面粉廠座落于豐威食品工業園,該項目一期投產后，可實現年加工面粉10萬噸。該面粉加工控制系統選用Siemens S7 315-2DP和 鼎實 PROFIBUS分布式IO 300B的解決方案。由于PROFIBUS是國際現場總線標準，具有開放性好、第三方產品種類多、產品互換性兼容性好的特點，故本系統選用北京鼎實科技的PROFIBUS分布式IO連接西門子S7-300 PLC，不僅使系統性能價格比提高，還增加了在線IO模塊診斷、安全輸出等功能，值得同行借鑒、推廣。
1、 自控系統的硬件選擇
食品加工中的面粉生產流程主要是順序邏輯控制，這正是PLC控制的優勢所在。在此工程中，PROFIBUS主站選S7-300 PLC，分布式IO選用北京鼎實公司DS300B系列PROFIBUS分布式IO。DS300B系列是可擴展模塊。PROFIBUS通訊適配器CC-PB-1.0帶有標準PROFIBUS-DP接口，開關量、模擬量模塊通過冗余的CAN 總線進行擴展，最多可以擴展16個模塊。各種單獨的模塊之間可進行廣泛的組合以用于擴展。其中的稱重儀表(RS484)通過鼎實的PB-B-MODBUS(RS485)轉換模塊接入整個Profibus DP網絡。
2、總體控制要求及功能
2、總體控制要求及功能
面粉生產自控系統的要求是對面粉處理過程進行自動控制和自動調節，使生產的面粉達到要求的配比范圍；在中控室發出上傳指令時，將當前時刻運行過程中的主要工作參數（電機的起停、料位的位置等）、運行狀態等信息上傳到中控室。功能如下：
（1）控制操作：
在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節某些模擬輸出量的大小，在線設置PLC的某些參數等。
（2）顯示功能：
用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數。
（3）數據管理：
依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產歷史數據庫，存儲生產原始數據，供統計分析使用。利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析，得出一些有用的經驗參數，為設備的檢修、故障等提供依據，并把一些必要的參數和結果顯示到實時畫面和報表中去。
（4）報警功能：
當某一模擬量（如壓力、料位等）測量值超過給定范圍或某一開關量（如電機啟停、閥門開關）發生變化時，可根據不同的需要發出不同等級的報警。
（5）打印功能：
可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。
3、系統構成及其布局
（1）控制操作：
在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節某些模擬輸出量的大小，在線設置PLC的某些參數等。
（2）顯示功能：
用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數。
（3）數據管理：
依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產歷史數據庫，存儲生產原始數據，供統計分析使用。利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析，得出一些有用的經驗參數，為設備的檢修、故障等提供依據，并把一些必要的參數和結果顯示到實時畫面和報表中去。
（4）報警功能：
當某一模擬量（如壓力、料位等）測量值超過給定范圍或某一開關量（如電機啟停、閥門開關）發生變化時，可根據不同的需要發出不同等級的報警。
（5）打印功能：
可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。
3、系統構成及其布局
如果采用常規集中控制方式，將現場信號通過電纜連接到集中控制室內的PLC上，由于工藝線路長、現場控制點分布范圍廣，需要敷設大量的電纜及橋架，且現場環境惡劣、施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現場總線技術，根據工藝劃分，系統共設了1個主站、10個子站、1個操作員站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO遠程模塊，。其自控系統見下圖
控制級主要功能是接收管理層設置的參數或命令，對面粉處理生產過程進行控制，將現場狀態輸送到管理層。根據本廠工藝流程和總平面布置，結合設備的位置和供配電范圍，按照控制對象的區域、設備數量，以就近采集和單元控制為劃分區域的原則，在磨粉間設立中控室。主站與現場子站之間采用PROFIBUS-DP現場總線。現場子站采用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO，每個DS300B由1個PROFIBUS通訊適配器模塊和其它若干數字量、模擬量輸入及輸出模塊組成。工藝流程如下：
篩選（平面篩）→磁選→磨粉→篩理→面粉半成品→絞龍→基粉倉→配粉倉→混合機→打包倉→保險篩→磁選→打包→入庫
篩選（平面篩）→磁選→磨粉→篩理→面粉半成品→絞龍→基粉倉→配粉倉→混合機→打包倉→保險篩→磁選→打包→入庫
DS300B系列分布式IO用于磨粉、篩理、面粉半成品、絞龍、基粉倉、配粉倉、混合機。用到數字量300點左右，模擬量20點左右。
4、系統軟件
1)計算機操作系統采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統。上位機監控軟件采用Kingview6.2組態軟件來實現。4、系統軟件
2）組態軟件實現了對整個系統的開關狀態、電機狀態、料位狀態、壓力等模擬量的采集和處理，并顯示在工作站的HMI上；對加工處理中的一些重要的物理量如各個電機的起停狀態、頻率、壓力、料位等都實時顯示在工作站的主界面上，便于調度員及時掌握系統的運行情況。
3）STEP7可以利用IEC-1131標準中八種編程語言中的6種（STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL）進行編程。
5、結束語
通過應用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO替代西門子ET200方案，通信控制器 CC-PB-1.1 與擴展 IO模塊之間的數據交換采用高速、 冗余的數據通道， 確保整個系統安全，可靠。豐富的診斷功能，使 PLC 主站快速監測到每個 I/O 模塊的工作狀態及故障狀態，以便及時采取措施確保控制系統的安全。在保證工程質量的前提下大大降低了硬件成本。此方案自控系統在該食品加工廠投入使用以來，運行至今系統穩定、可靠。設備具有調試簡單、操作方便、使用安全、效率高、故障率低的特點，提高了勞動生產率，同時由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術人員的安裝、調試和維修。
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