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产品描述
6GK7243-1EX01-0XE0参数说明
5、发展应用
当计算机网络技术，特别是互联网技术得到广泛应用后，人们对企业生产过程的控制提出了高的要求，企业与外界信息沟通的范围不断扩大，这就需要把大量的现场信息送到外面，又需要远程对现场进行诊断、维护务，实现从现场控制到监控、管理、决策等各层次的信息交换和集成。现场总线顺应了这种要求的发展。
现场总线的优点为：
(1)系统功能扩充、结构改型方便。
(2)降低系统部分成木。节省控制柜，大幅度减少导线、电线桥架、接插件等，系统结构简洁。
(3)系统性高。由于全数字化信号精度比传统的模拟信号高，高度分散控制使风险得到分散。
(4)系统可维护性好。智能化的现场设备具有自诊断功能，使设备的预防性诊断和维护得以实现。
(5)用户具有高度的系统集成主动权。在传统控制系统集成中遇到的不兼容协议、接口等问题得到了解决，用户可以自由选择不同厂商所提供的产品来集成系统。
(6)提供丰富的现场信息，能够深入地掌握现场生产过程情况、设备仪表信息。
作为开放互连系统的现场总线，有统一的技术标准，但由于诸多原因，已经在不同领域形成了颇具影响的几大总线系列，如基金会现场总线（FF）、LonWorks、Profibus、CAN、HART等。当然，多种现场总线之间的良性竞争，有利于FCS技术的提高和发展，也有利于产品价格的降低和用户系统投资成本的减小，但是，发展共同遵从的统一的标准，是现场总线的发展方向，也是广大用户的要求。
现场总线是工业过程控制技术的发展主流，可以说FCS的发展应用是自动化领域的一场，也既要“革”传统仪表的命，同时向传统DCS发出了挑战。对于DCS的发展过程，因为受计算机系统早期存在的一些缺陷影响，造成各生产开发商的产品自成一体，较难实现互换和互操作，系统也难了与外界进行信息交换，这样对用户来说，使企业的信息集成存在一定的困难；另外，DC3的控制分散也并不是的分散，控制功能是通过各个集中的过程控制站如PLC来完成，许多方面的性能与FCS相比有较大差距。但是，DCS在当前情况下仍具有较强的生命力，其理由为：（1）近年来DCS技术的成熟以及广泛应用，DCS在性、开放性、标准化方面大大前进了一步。（2）DCS的价格大幅度下降。（3）DCS能够满足目前的生产控制要求，用户习惯容易接受。（4）FCS正在发展过程之中，某些方面还不是十分。比如说现场总线的线状结构，一旦总线某支路的电缆断了，这条文路的运行就瘫痪了。又如系统组态铰复杂，不易将系统设置到状态等。（5）目前现场总线仪表与常规仪表相比价格仍然较贵，硬要去追求潮流，将企业现有的运行良好的传统仪器仪表新成智能仪器仪表，以及将DCS改换成FCS不是很现实的。
现场设备具有数字通信功能。利用数字信号代替模拟信号，其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了系统性能。
(3)智能化与功能自治性
智能化的现场设备可以实现多种的功能，如简单控制功能、检测、变换、诊断和运算等，可现场就地及时处理信息，不使信息过多地往返于网络上传递，提高传输速度和减小控制响应时间。
(4)高度分散性
现场设备智能化，实现的分散控制，位控制系统功能不依赖控制室的计算机或控制仪表，而在现场完成，简化了系统结构，提高了性。
(5)适应性
指对现场环境的适应性，含电磁环境，气候环境，机械环境。大部分现场总线结构是线状的，且采用两线制实现供电和通信，易解决网络供电、本安防爆等问题，具有较强抗干扰能力。
3、DCS
3.1DCS的产生
70年代工业的发展使生产过程日益复杂，规模加扩大，在生产中采用原来的集中控制系统，性差，出现事故时会中断生产，为提高性，满足生产过程控制要求，70年代初，美国利欧洲等国开始研制集散型控制系统（DCS）。DCS是计算机、通信、CRT和控制技术的结合。
3.2DCS的技术特点
系统的—些主要特点为：
(1)控制功能强。可实现复杂的控制规律，如串级、前馈、解耦、自适应、优和非线性控制等，也可实现顺序控制。
(2)系统性高。
(3)采用CRT操作站有良好的人机交互接口。
(4)软硬件采用模块化积木式结构。
(5)系统容易开发。
(6)用组态软件，编程简单，操作方便。
(7)具有良好的性价比。
DCS是以微处理器为，实现地理上和功能上相对分散的控制系统，通过数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集中的监视和操作，它具有事故分析、性能计算、历史数据存储、分析、各种报表生成、打印等功能，目前已经在国内外得到非常广泛的应用。在DCS系统中，测量变送，执行器一般由模拟仪表来完成，他们与控制室的监控计算机共同构成控制系统，是模拟和数字混合系统，可实现复杂规律的控制。
4、PLC
可编程控制器（PLC）是60年代发展起来的一种自动控制装置，是一种嵌入式的工控机，他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还具有通信功能。
目前，在工业过程控利领域出现了一种新兴的控制技术，即现场总线（Fieldbus），它是在生产现场微机化测控设备之间实现双向串行多节点数字通信系统，也既为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。现场总线技术顺应了“智能化，数宁化，信息化，网络化，分散化”的当今自控技术发展的主流，是当今自动控制技术发展的热点，代表了工业控制领域今后的一种发展方向，使传统的控制系统无论在结构上还是在性能上出现的飞跃，形成厂新型的网络集成式全分布控制系统现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem），对传统的集散控制系统DCS（DistributionControlSystem）造成了冲击。现场总线正逐步在过程自动化，制造自动化，智能楼宇，交通等各行业得到推广应用。
2、现场总线
2.1Fieldbus产生背景
现场总线技术起源于用户现场控制信息传递、维护管理等方面的要求，是20世纪80年代发展起来的。
60年代-70年代，处于企业生产过程底层的传统测控自动化系统，采用两线制电压电流模拟信号进行测量控制，70年代中期，形成集散控制系统DCS，采用三层结构模式，存在线路多，维护管理麻烦，且各开发商的DCS遵循各自的标准，不能互联，以及难于实现设备之间和系统与外界之间的信息交换等，严重制约了系统本身的发展。随着计算机网络及通信技术的发展，现场有越来越多的信息需要往上传，通信技术越来越往下延伸到现场，信息沟通联络的范围不断扩大。为实现企业的信息集成，实施综合自动化，使模拟仪表向智能化仪表发展、工业控制分立设备向共享设备发展、计算机网络从TOP、MAP向现场级网络发展，终用户需要一种适应工业现场环境运行、性高、实时性强、造价低廉、结构简单、维护方便的控制系统，以形成工厂的底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信、以及自动化系统与外界的信息交换。现场总线就是／在这种实际需求的驱动下产生的。它是以自动控制、自动化仪表、计算机、通信、微电子为主要内容的一门综合技术，是当今技术发展的结果。
现场总线把微处理器植入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有丁立承担某些控制、数字计算和数字通信能力。提高丁信号的测量、控制、传输精度和速度，同时丰富信息的内容。现场总线可采用多种传输介质，如用普通电缆、双绞线、光纤、红外线、甚至电力传输线等，把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统，在现场总线的环境下，借助现场总线网段以及与之有通信连接的其它网段，实现与信息共享，实现异地远程控制。现场总线设备与传统自控设备相比，拓宽了信息内容，提供传统仪表所不能提供的如阀门开关动作次数、故障诊断等信息，便于操作管理人员好、深入地了解生产现场和自控设备的运行状态。
2.2Fieldbus技术特点
(1)开放性、互操作性和互换性
遵循公开统一的技术标准，可实现设备互操作性和互换性。也就是说，用户可以把遵守相同标准的不同厂家、不向、功能相同的产品集成在同一个系统内，构成FCS，并可在同功能的产品之间进行相互替换，使用户具有了自控设备选择、集成的主动权。
随着工业自动化控制的发展，一种新的工控产品人机界面(简称触摸屏)出现，给予工业设备现场控制一种全新的图形操作界面─（GOT）。它采用能高速通信的32位RISC芯片，具有交互性好，编程简便、灵活，并且与PLC之间的连接简便，简化控制柜设计，节省PLC的实际输入输出点，在工业设备控制中开始得到推广应用。现以水针线玻璃瓶生产线为例，介绍系统配置及应用。
一、工艺流程及要求
水阵线玻璃瓶生产线设备示意图如图1所示。玻璃瓶从入口处进入，碰到传感器1，启动走带机走带，带动瓶从入口走向出口，途经预热区、区、冷却区。只有进口风机、热风机、出口风机、排风机运转，才能走带。如入口处进瓶过快，挤压传感器2则发出信号去停止前方设备停止进瓶。如出口不畅，传感器3发出信号，停止走带机工作。五个风机中只要有一个停机，就停止加热器运行，并报警显示 。检测风机不运行有传感开关装在风机的出口处，风机变频器的故障输出点进入PLC，走带机及各电机的空气开关跳闸接点也都进入PLC，加热器装在炉子的部，由热风机向下均匀扩散加温 。要求对不同型号大小的玻瓶进行不同温度的设置。能显示各区的温度值，并有反应温度的走势曲线图。对于进风机、热风机、出口风机要有能其风压的数值显示，以确定是否过滤网堵塞。
图1 生产线设备示意图
在正常工作时，工作下班后，当温度下降到100℃以下，设备能自动关机 。如炉内还有瓶未处理完，则启动夜间工作。这样在100℃以下停机后，还有进口风机、出口风机工作，以保证外部的灰尘不能进入炉内 。对于时间，由PLC采集出口处传感器的数据，通过速度转化为时间，来显示玻瓶在区的时间，以确保的性 。设备在下，要求能准确显示故障发生点及解决问题对策画面，并有动画反映生产现场工作情况。
二、系统配置
对于以上要求，我们选用中达-斯米克公司的人机界面、PLC组成一个控制系统。具体如下：
1．人机界面型号为PWS-3760-TFT，该屏是真彩色10.4寸屏，采用232口进行下载和编程，采用RS422口和PLC通讯。选用真彩能好地反映现场景色，动画逼真、美观。
2．PLC选用SC—500系列，该机具有1024点输入、输出功能，1个RS232通信口和1个RS422通讯口，是一种模块化机型，可灵活配置功能模块及输入、输出点。
3．输入选配XDC10十六点DC输入模块2块，输出配1个YRY10十六点继电器输出模块。
4．输入单元采用AD020四路输入模块，输入三个风压模拟量值（4mA～20mA）。
5．温度输入单元采用THM10五路带PID调节PWM输出温控模块1块，采进三路：加热区、区、冷却区的温度。
其系统构成如图2所示。
}2 系统配置图
三、调试运行情况
该系统重要的是对区温度精度控制的调试，区的加热系统采用五组电热丝单元加热，其中一组为基本加热单元，其他四组为PID温度调节加热单元 。以前该生产线采用OMRON PLC，当时的情况是：生产线试运行时，出现温度曲线波动幅度过大（±8℃）。 过厂家要求的温度波动指针（±2℃）。实际调试时采取了两个措施对温度波动幅度进行控制。（1）采用双位PID温度控制系统堵住温度下降趋势 。当铂热电阻检测到区温度设定温度1℃时。通过双位PID温度控制系统使PLC将七组加热单元全部投入运行30秒，然后通过铂热电阻检测区温度，由温控单元PID控制，直到温度达到设定值为止。（2）温度过调量的控制。对区温度进行检测，如果温度大于设定值，PLC将七组加热单元全部强行切除，并不断检测区温度，根据实际情况作出实时控制，在现场通过对控制程序的某些参数作一定的修改 。并经过反复调试，后温度控制精度符合厂家要求。在对系统的调试中发现，该控制系统可以通过对程序作进一步的修改、调试。达到高的温度控制精度。
在采用SC—500后，由于我们的THM10可以单设定PID值，因此很方便的就把温度稳定在正负1度内，过了工艺要求。
四、结束语
该系统应用于玻瓶生产线设备上，对度控制良好，能对各区温度进行显示，并对不同玻瓶的温度进行设置 。现场故障一经发生能马上弹出一详细故障对策画面。经现场工作情况看，满足设计要求 。这个系统是一种智能化的对策系统，增强了人机交互性，提高设备的控制性能，简化了操作柜设计，提高了设备科技含量，在市场上很有竞争力，有很大发展空间。
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