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近年來,隨著自動化控製技術、計算機技術、通信、網絡等技術的發展,信息交互溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控製、管理各個層次。因此越來越多的工廠自動化係統采用設備總線、分布式控製、集(ji)中(zhong)信(xin)息(xi)管(guan)理(li)的(de)係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)。這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)極(ji)大(da)的(de)降(jiang)低(di)了(le)工(gong)程(cheng)投(tou)資(zi),有(you)效(xiao)的(de)增(zeng)強(qiang)了(le)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)性(xing),可(ke)維(wei)護(hu)性(xing),縮(suo)短(duan)了(le)設(she)計(ji)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)。從(cong)而(er)獲(huo)得(de)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong),Allen-Bradley的ControlLogix係(xi)統(tong)就(jiu)是(shi)順(shun)應(ying)這(zhe)種(zhong)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)開(kai)發(fa)的(de)高(gao)科(ke)技(ji)產(chan)品(pin),它(ta)提(ti)供(gong)的(de)處(chu)理(li)器(qi)規(gui)格(ge)齊(qi)全(quan),配(pei)套(tao)的(de)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)及(ji)工(gong)具(ju)軟(ruan)件(jian)功(gong)能(neng)強(qiang)大(da),適(shi)用(yong)於(yu)中(zhong)到(dao)大(da)型(xing)係(xi)統(tong)的(de)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)。
大連天元精細化工PVC有限公司複合.填充.增強劑生產線是國內首家建設的大型PVC複合.填充.增強劑生產線,工廠總投資4000萬人民幣,設計年產量8萬噸。該廠的PVC生產線采用的自動化控製係統就是Allen-Bradley ControlLogix係統、ControlNet、DeviceNet、Flex I/O、Remote I/O (RIO) 等新技術的具體應用。該係統集程序控製、過程控製及工況監視為一體,實現了全車間工藝線的計算機監視與控製。
羅克韋爾自動化係統集成商大連華冶聯自動化有限公司為該生產線提供了工程設計、係統集成、編程調試。
一.係統功能 1、生產線流程圖畫麵顯示; 2、數據采集,實時數據顯示,越限設定; 3、曆史趨勢圖; 4、事故報警及報表打印功能; 5、電機和成套裝置的控製,包括:逆序啟動,順序停車,設備聯鎖; 6、軟啟動器和變頻的狀態顯示和控製,電流、頻率顯示,速度給定; 7、稱重值顯示和控製; 8、料表參數輸入; 9、重量控製、料流控製;
二.工藝流程及係統組成 該係統包括倒料, 預混,霧化,研磨, 反應,幹燥, 分級,成品包裝8個單元組成。主體設備包含:羅茨風機、錐混機、霧化噴射室、反應釜、震動磨、分級機、幹燥機、高混機、布袋除塵器、鬥式提升機、螺旋給料機、除鐵器、氣動閥、電動閥等。
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PVC複合.填充.增強劑生產線PLC控製係統由一條主幹線ControlNet高速網絡、一套冗餘熱備過程控製站、設備網網絡(DeviceNet)、遠程I/O (Remote I/O)、FLEX I/O、兩個操作員工作站,一個工程師工作站及各種軟件包組成。為保證係統通訊的可靠性,本係統配置中ControlNet網采用雙網冗餘。
係統由數據采集、基礎控製和監控管理係統組成。其自動化網絡配置如圖所示
 1) 過程控製站 控製站設備是由Allen-Bradley的 ControlLogix5555控製器、輸入輸出模塊、通訊接口模塊、DHRIO模塊、DeviceNet模塊、Flex I/O適配器及輸入輸出模塊組成。其主要任務是進行過程數據采集及處理;根據控製程序來實施實時的過程量的控製;進行設備監視和係統的測試與診斷。
ControlLogix5555處理器是Allen-Bradley最新一代控製器。與傳統的控製器不同,ControlLogix在其內核(背板)設計中具有通訊能力,原來製約係統通訊的瓶頸得以消除。
處理器采用的Logix5555,是32位總線控製器。其控製能力可達168000個數字量、4000個模擬量,不僅能組態控製本地框架輸入輸出模塊,還能組態控製網絡上其他遠程框架的輸入輸出模塊。
與傳統PLC不同,ControlLogix背板設計中就有了通信能力,從而大大提高了係統的通信性能。多任務控製模式使回路調節的實時性更強,I/O通訊速度更快。
PVC複合.填充.增強劑生產線控製係統采用2台ControlLogix5555控製器組成冗餘熱備,係統上電時2台控製器竟爭成為主控製器,當主控製器故障時通過1756-SRM冗餘模塊立即自動切換到備用的控製器。
2)現場總線(DeviceNet) DeviceNet是Rockwell AB開發的基於CANBUS技術的一種現場總線,用於實現低成本、高性能的設備層網絡互連,是國際標準總線,也是國標總線。
DeviceNet用於現場設備與控製係統之間的通訊網絡,傳輸速率為125~500Kbps,傳輸最大距離500m,最多節點數為63個,允許在線組態和帶電插拔。
DeviceNet支持主從、多主和對等通信,用戶的應用程序和數據可以通過DeviceNet實現設備的有效控製。
DeviceNet使用RSNetworx軟件進行網絡管理和組態。可以任選幾種專門定義的組態、打印數據表格、參數對象程序和電子表格等。
DeviceNet網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan),實(shi)時(shi)性(xing)強(qiang),通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)先(xian)進(jin),支(zhi)持(chi)多(duo)種(zhong)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi),可(ke)根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)動(dong)態(tai)或(huo)靜(jing)態(tai)分(fen)配(pei)標(biao)識(shi)符(fu),在(zai)線(xian)增(zeng)減(jian)節(jie)點(dian),即(ji)插(cha)即(ji)用(yong),是(shi)一(yi)種(zhong)理(li)想(xiang)的(de)設(she)備(bei)層(ceng)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)網(wang)絡(luo)。
PVC複合.填充.增強劑生產線控製係統對重要單體設備如高速混合加熱機,錐混機,羅茨風機,研磨機,幹燥機采用SCHNEIDER公司ATS48係列軟啟動器實現設備的軟啟動和軟停車,對於精確定量控製采用ABB公司ACS400係列變頻器。 軟啟動器和變頻器通過DeviceNet現場總線和ControlLogix5555控製器通訊,通過DeviceNet協議,每個DeviceNet適配器占用三個控製字和狀態字,實現啟停控製,速度給定, 狀態監測,頻率和電流顯示及聯鎖控製。
3)控製總線 (ControlNet) ControlNet網是一個開放的高速確定性網絡,它用於傳輸對時間有苛刻要求的信息傳輸。通信速率可達5Mbps,用於改善I/O、控製器互鎖以及對等通信報文傳送的性能。提供實時的控製和對等的通訊服務。
ControlNet對(dui)於(yu)離(li)散(san)和(he)連(lian)續(xu)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)均(jun)具(ju)有(you)確(que)定(ding)性(xing)和(he)可(ke)重(zhong)複(fu)性(xing)功(gong)能(neng),用(yong)戶(hu)可(ke)自(zi)行(xing)設(she)定(ding)網(wang)絡(luo)交(jiao)換(huan)時(shi)間(jian),達(da)毫(hao)秒(miao)級(ji),從(cong)而(er)大(da)大(da)改(gai)善(shan)了(le)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)的(de)實(shi)時(shi)性(xing)和(he)快(kuai)速(su)性(xing)。
采用生產者/客戶(Producer/Consumer)方式,將傳統網絡針對不同站點需多次發送改為一次發送多點共享,減小了網絡發送次數,從而使網絡實時、高效。
ControlNet網絡的配置特點是,無論CPU框架還是遠程擴展框架均由通訊模塊(CNBR)掛在ControlNet網wang絡luo上shang,然ran後hou由you軟ruan件jian進jin行xing管guan理li模mo塊kuai的de歸gui屬shu,從cong而er使shi網wang絡luo的de擴kuo展zhan和he走zou線xian十shi分fen靈ling活huo。係xi統tong還hai可ke以yi用yong以yi太tai網wang通tong訊xun模mo塊kuai作zuo網wang橋qiao,實shi現xian與yu工gong廠chang以yi太tai網wang的de連lian接jie,真zhen正zheng實shi現xian係xi統tong的de管guan控kong一yi體ti化hua。
4) 遠程I/O (Remote I/O) 托利多(METTLER TOLEDO)稱重儀表能達到1/1000的稱量精度,可實現物料精確定量控製,其1600係列支持AB的RIO網絡, 通過DHRIO模塊和ControlLogix5555控製器通訊。 每個RIO適配器占用1/4機架(2個I/O組), 100ms內控製器和稱重儀表同步,對於重量控製精度可達到零誤差。
5) Flex I/O 控製網Flex I/O適配器,使用戶能將Flex I/O係統連接到控製網網絡上。 總有8種Flex I/O模塊,能夠連接到一個控製網Flex I/O適配器上。每個適配器可連接多達128點離散I/O(或64個模擬通道)到控製網網絡。 通過網絡存取端口(NAP),可以訪問本地通信網絡。 I/O數據連接能夠劃分模塊或模塊組。對於不同的生產率,每個連接能夠預定。 多個處理器和終端能夠共享模塊輸入數據。 適配器微控製器程序是可全部閃速(FLASH)升級版本,可通過控製網進行,容易存取新的功能。 支持冗餘介質(1794-ACNR15)
特點:低成本I/O係統,獨立的部件使用戶混合和匹配I/O類型和端接形式。網絡和I/O均有診斷狀態指示器。可帶電插入和卸下模塊。小巧緊湊設計成水平或垂直安裝以節省空間。
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