基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的CIPS在制漿造紙工業(yè)中的應(yīng)用方案

　?。?）過(guò)程控制層：現(xiàn)場(chǎng)總線是將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備互聯(lián)的實(shí)時(shí)控制通信網(wǎng)絡(luò)，又稱之為工廠的底層網(wǎng)絡(luò) Infranet，遵循 ISO 的 OSI 開(kāi)放互聯(lián)參考模型的全部或部分協(xié)議。這一層可能包含有基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 FF 的 HI 網(wǎng)段，或 HART, Profibus, LonWorks 等網(wǎng)段，同種通信協(xié)議的網(wǎng)段可采用網(wǎng)橋、中繼器連接，各不同通信協(xié)議的網(wǎng)段之間則采用網(wǎng)關(guān)相連，或直接在操作站的計(jì)算機(jī)內(nèi)交換信息。

　　以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的過(guò)程控制層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)信息集成的物質(zhì)基礎(chǔ)和運(yùn)行環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)資源共享和作業(yè)分布處理的工具與工作環(huán)境。它的設(shè)計(jì)與實(shí)施直接影響整個(gè)CIPS系統(tǒng)的性能與功能。

　　4.2 基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的過(guò)程控制層

　　該部分以Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（如圖5），以SIMATIC PCS7自動(dòng)化系統(tǒng)為控制平臺(tái)，將企業(yè)所有過(guò)程高效率地、全范圍地集成到完整的企業(yè)環(huán)境中來(lái)，主要包括過(guò)程監(jiān)控、先進(jìn)控制、過(guò)程優(yōu)化等。此外，質(zhì)量、儲(chǔ)運(yùn)、公用工程、環(huán)境監(jiān)控等也是過(guò)程級(jí)控制管理的重要組成部分。具體實(shí)現(xiàn)為：

　　分散過(guò)程控制裝置 主要由S7-400 PLC自動(dòng)化系統(tǒng)和分布式I/O組成，它不但可以完成復(fù)雜的控制任務(wù)，而且還可以作為一個(gè)系統(tǒng)部件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與操作員站OS和工程站ES相連接。分布式I/O模塊插入ET200M分布式I/O站內(nèi)，通過(guò)Profibus-DP連接到中央單元。

　　操作員站（OS） 操作員站通過(guò)通信處理器與工廠級(jí)的工業(yè)以太網(wǎng)相連， 采用了世界通用的數(shù)據(jù)/接口標(biāo)準(zhǔn)，包括OPC、OCX、ODBC以及WEB訪問(wèn)函數(shù)，即使是非常特殊的需求，PCS7中也能滿足。操作員通過(guò)上位機(jī)的Wincc對(duì)各個(gè)車(chē)間生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)視和操作控制， WinCC人機(jī)界面軟件是各操作站操作控制和監(jiān)控的基礎(chǔ)，可以保證數(shù)據(jù)的可靠性，它能使PC成為高效能的監(jiān)控系統(tǒng)，其集成數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以優(yōu)化控制回路,并在調(diào)試過(guò)程中解決問(wèn)題。

　　工程師站（ES） 工程師站（也稱為工程師系統(tǒng)）是由工程師根據(jù)上述制漿造紙工藝流程和各條生產(chǎn)線過(guò)程控制要求，為PCS7的操作員站、自動(dòng)化系統(tǒng)以及分布式I/O提供全廠范圍的編程。它包括一個(gè)帶有Windows NT Workstation操作系統(tǒng)的SIMATIC RI45 Desktop工業(yè)PC，增加了OS控制系統(tǒng)軟件、OS工程軟件、S7/PMC、工程師工具集、“基本塊”庫(kù)和“技術(shù)塊”庫(kù)，用于Profibus或工業(yè)以太網(wǎng)的組態(tài)軟件，以及帶有驅(qū)動(dòng)軟件的匹配接口模塊和與終端總線連接的接口。其通用的數(shù)據(jù)庫(kù)和相互兼容的工具在很大程度上防止了多重導(dǎo)入和可能的錯(cuò)誤;使用工藝分級(jí)配置，工廠可以按照功能的不同進(jìn)行組態(tài);用戶只需處理所選擇的與過(guò)程任務(wù)一致的對(duì)象;使用來(lái)自CAE工具的工藝數(shù)據(jù)，使預(yù)先配置好的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)重復(fù)使用。

　　通訊系統(tǒng) SIMATIC PCS7的通訊系統(tǒng)包括系統(tǒng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線。系統(tǒng)總線是系統(tǒng)的主干，用來(lái)連接過(guò)程控制系統(tǒng)（自動(dòng)化系統(tǒng)AS、工程師站ES、操作員站OS）的所有部件，使它們之間能彼此通信。系統(tǒng)總線以工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus或MPI為基礎(chǔ);現(xiàn)場(chǎng)總線用于連接自動(dòng)化系統(tǒng)和分布式I/O以及智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，使它們之間的數(shù)據(jù)以最小的安裝工作進(jìn)行傳輸。

　　工廠過(guò)程分析系統(tǒng)可以通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口OPC獲取數(shù)據(jù)。當(dāng)WinCC服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),OPC通訊方式會(huì)自動(dòng)切換,從而避免數(shù)據(jù)丟失。用ISDN專(zhuān)線連接自動(dòng)化系統(tǒng)則能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程組態(tài),確保工廠的穩(wěn)定生產(chǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　作為典型的流程工業(yè)，制漿造紙工業(yè)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的地位和作用，實(shí)現(xiàn)制漿造紙工業(yè)的綜合自動(dòng)化，在提高它的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)降低它對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)國(guó)家和社會(huì)具有重要意義。在制漿造紙工業(yè)CIPS中采用現(xiàn)場(chǎng)總線作為底層通信網(wǎng)絡(luò)，所節(jié)省的設(shè)備、材料、施工、維護(hù)等費(fèi)用達(dá)40%以上?，F(xiàn)場(chǎng)總線采用數(shù)字傳輸技術(shù),數(shù)字信號(hào)抗干擾能力強(qiáng),精度高,無(wú)需采用抗干擾和提高精度的措施,而且,由于采用通信總線的連續(xù)方式,節(jié)省了電纜用量60%以上。

　　我國(guó)制漿造紙工業(yè)CIPS的研究起步較晚，而國(guó)外一些研究成果和企業(yè)成功的CIPS模式尚不適合我大多數(shù)制漿造紙企業(yè)的實(shí)際情況，加之流程工業(yè)與離散制造工業(yè)代表著兩種不同的生產(chǎn)方式，這就決定了CIPS必定會(huì)有著一些與CIMS截然不同的特點(diǎn)，因此，針對(duì)我國(guó)制漿造紙工業(yè)企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，產(chǎn)品品種少，技術(shù)含量低，污染嚴(yán)重的特點(diǎn)，研究一種適合我制漿造紙工業(yè)的CIPS，具有重要的意思。

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