FCS與DCS混合式集成控制系統(tǒng)研究
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FCS和DCS的系統(tǒng)集成可以有兩種方式：一種是FCS網(wǎng)絡(luò)(FCSnet)通過網(wǎng)關(guān)(Gateway)與DCS網(wǎng)絡(luò)(DCSnet)集成，在各自網(wǎng)絡(luò)上直接交換信息，如圖3所示；另一種是FCS和DCS分別掛接在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)( Intranet)上，通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)間接交換信息。
FCS和DCS的集成具有以下4個(gè)特點(diǎn)：①獨(dú)立安裝FCS，對(duì)DCS幾乎不做任何變更，只需在DCSnet上接一臺(tái)網(wǎng)關(guān)；②FCS是一個(gè)完整的系統(tǒng)，不必借用比DCS的資源；③既有利于FCS的發(fā)展和推廣，又有利于充分利用現(xiàn)有DCS的資源；④系統(tǒng)投資大，適用于新建裝置。
基于混合控制的多軸超聲檢測(cè)系統(tǒng)
多軸超聲檢測(cè)系統(tǒng)要完成的主要功能如下：多軸聯(lián)動(dòng)超聲自動(dòng)掃查檢測(cè)；棒材的螺旋面成像、橫截面成像和縱截面成像；鍛件和碳纖維的平面掃描；準(zhǔn)三維掃描成像；A/B/C成像和分析；缺陷定量及其缺陷圖像分析；缺陷定位及標(biāo)記等。
該超聲檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)I/O組件及各主件內(nèi)部的各模塊之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系采用了傳統(tǒng)的并行網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)引入了CANbus，通過該總線可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)伺服控制器直接控制，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)同其他超聲設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。如果采用多主模式還可以向上融入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。多軸超聲檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4。
為了完成多軸聯(lián)動(dòng)超聲自動(dòng)掃查檢測(cè)，采用CAN總線對(duì)多臺(tái)伺服電機(jī)進(jìn)行控制。系統(tǒng)中選用安裝在控制站中的CAN總線適配卡與CAN總線相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線和DCS輸入輸出總線集成，現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)是帶有CAN控制端口的6只伺服控制器，通過伺服控制器來完成對(duì)外圍的伺服電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)各種點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)。采用德國百格拉公司的TCL6系列控制器，該型控制器除了具有伺服控制器的全部基本功能外，它還內(nèi)置可編程邏輯控制器(PLC)，可以編程控制，通過在TCL6基礎(chǔ)上添加CAN通訊接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
基于現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊和控制策略：首先初始化CAN總線適配卡和CAN通訊接口；實(shí)現(xiàn)總線適配卡與控制器之間的通訊。其次，通過總線傳輸數(shù)據(jù)到控制器中，PC機(jī)先把需要下傳的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寫入PCCAN卡中，PCCAN卡把該數(shù)據(jù)傳送到總線上，當(dāng)與總線數(shù)據(jù)中的包含的目的地址相同的控制器探測(cè)到總線上的該數(shù)據(jù)，開始接受該數(shù)據(jù)并檢查數(shù)據(jù)在傳送中是否被破壞，如完整將執(zhí)行該指令，同時(shí)向PCCAN傳送肯定的回答信息。當(dāng)通訊建立后，電機(jī)按指令完成動(dòng)作，通過PLC可以把固定的運(yùn)動(dòng)方式固化在控制器中。為了減輕總線的通訊壓力，通過PLC編程來完成主要的運(yùn)動(dòng)控制工作。例如，在已知運(yùn)動(dòng)軌跡的情況下，采用電子齒輪比模式時(shí)，把已知運(yùn)動(dòng)軌跡分段并把每段的電子齒輪比一起編入特定的PLC程序段中，完成以主軸電機(jī)為主的隨動(dòng)控制。
實(shí)際運(yùn)用中，只需從總線發(fā)出一個(gè)開始的廣播信號(hào)，下屬電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制就由PLC單獨(dú)完成，PLC通過計(jì)算光電編碼器反饋的信號(hào)，適時(shí)調(diào)用預(yù)制的電子齒輪比來完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。這種處理方式就比上位機(jī)通過總線實(shí)時(shí)訪問光電編碼器的信號(hào)來改變每臺(tái)電機(jī)的電子齒輪要簡單，總線只需按照監(jiān)視界面讀取電機(jī)位置狀態(tài)即可。采用這樣的設(shè)計(jì)可減少總線50%的通訊任務(wù)，也減輕了上位機(jī)的工作強(qiáng)度，以便上位機(jī)有更多的資源解決其它運(yùn)算任務(wù)。
該系統(tǒng)能夠較好完成多功能檢測(cè)系統(tǒng)的要求，由于選擇了總線控制，使系統(tǒng)較以前的控制方式可靠性得到大大提高，同時(shí)還連線簡化。同時(shí)因?yàn)閮?nèi)置PLC的伺服控制器的運(yùn)用，這使得上位機(jī)的一部分工作移到下位機(jī)處理，上位機(jī)就有了更多的資源來進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理等工作。
結(jié) 論
根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)中FCS與DCS的特點(diǎn)，本文分析了FCS與DCS的控制機(jī)理和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了“FCS和DCS輸入輸出總線的集成”、“FCS和DCS網(wǎng)絡(luò)的集成”和“FCS和DCS的集成”三種混合式控制模型，并對(duì)混合式控制模型采用的控制策略和通訊機(jī)理做了研究。通過多軸超聲檢測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目的研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施驗(yàn)證了FCS和DCS的集成模型的可行性，并對(duì)該模型在項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)用過程遇到的技術(shù)難點(diǎn)作了詳細(xì)闡述。
評(píng)論