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水泥生產(chǎn)線(xiàn)論文
生產(chǎn)線(xiàn)就是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產(chǎn)活動(dòng)所構成的路線(xiàn)。接下來(lái)是小編為您整理的水泥生產(chǎn)線(xiàn)論文，希望對您有所幫助。
0引言
伴隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的日新月異的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)被越來(lái)越多地運用到工廠(chǎng)自動(dòng)化應用方案中［1-10］。水泥生產(chǎn)線(xiàn)是生產(chǎn)水泥的一系列設備組成的水泥設備生產(chǎn)線(xiàn)，主要由破碎及預均化、生料制備均化、預熱分解、水泥熟料的燒成，水泥粉磨包裝等過(guò)程構成。水泥主生產(chǎn)線(xiàn)一般采用大型DCS系統控制，而堆取料機等需要移動(dòng)的設備一般采用小型PLC系統控制。
主生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)控制需要配合堆取料機的運行，因此DCS的控制系統需要讀取PLC系統的實(shí)時(shí)數據并且寫(xiě)入控制PLC的輸出，傳統的MODBUS或者Profibus-DP通信雖然可以實(shí)現通信的要求，但是卻要依賴(lài)于電纜的連接，這對于隨時(shí)需要移動(dòng)的堆取料機控制系統來(lái)說(shuō)并不適合。BESTWAY水泥項目的方案設計中借助無(wú)線(xiàn)通信設備，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信參數的設置和組態(tài)軟件編程處理，實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信，達到DCS控制系統與PLC系統進(jìn)行數據交換的目的。
1無(wú)線(xiàn)通信方案的系統配置
1.1系統硬件配置
無(wú)線(xiàn)通信的系統網(wǎng)絡(luò )配置，其中工程師站用于軟件組態(tài)和編譯下載，DCS主控器為中控ECS-700系統（CPU為FCU712），以太網(wǎng)通信模塊為COM742，二者通過(guò)E-BUS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接。水泥生產(chǎn)線(xiàn)的控制室距離現場(chǎng)堆取料機的駕駛室將近500m，采用多模光纖和光纖跳線(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò )交換機。煤粉和混合原料兩套堆取料機共需要4套PLC，兩組6臺無(wú)線(xiàn)通信設備,無(wú)線(xiàn)通信距離在80m之內。
1.2無(wú)線(xiàn)通信設備配置
無(wú)線(xiàn)通信設備AP模塊（APC2M-EXT），是一款高性能、高穩定性的2.4GHz無(wú)線(xiàn)多用途產(chǎn)品。產(chǎn)品輸出功率最高可達30dBm，內置802.11nMIMO無(wú)線(xiàn)內核，并配備兩個(gè)N型外置天線(xiàn)接口，可連接雙極化天線(xiàn)，其外殼符合IP-65防護標準，適用于需覆蓋廣泛面積的應用。
APC2M配備可靠、先進(jìn)、功能豐富的操作系統，且向下兼容802.11b/g品。該無(wú)線(xiàn)通信系統需要兩組共6臺AP模塊，AP1~3為一組，AP4~6為一組。AP-1和AP-4為無(wú)線(xiàn)通信設備的主服務(wù)器端，AP2~3以及AP5~6為客戶(hù)端。每臺AP設備有一套電源轉換器，輸出有兩個(gè)網(wǎng)口，其中標有POE的網(wǎng)口用網(wǎng)線(xiàn)連接AP設備，另一個(gè)標有LAN的網(wǎng)口可連接個(gè)人電腦，通過(guò)電腦進(jìn)入無(wú)線(xiàn)通信設備網(wǎng)站瀏覽器頁(yè)面對每臺AP進(jìn)行配置。煤粉堆取料機的主服務(wù)器端AP的IP地址設置為192.168.1.100，兩臺客戶(hù)端AP的IP地址設置為192.168.1.101和192.168.1.102，ID名統一命名為GCS-A。
混合原料的主服務(wù)器AP的IP地址設置為192.168.1.200，兩臺客戶(hù)端AP的IP地址設置為192.168.1.201和192.168.1.202，ID名統一命名為GCS-B。DB增益統一選擇為5DB，每一組三臺AP設備的信道選擇保持一致，功率選擇為最大。密碼選擇個(gè)人WAP2，并且設定一個(gè)口令以便維護。設置完畢后，可將每組主服務(wù)器AP設備連接個(gè)人電腦，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )拼通的方式檢測與其他兩臺客端AP無(wú)線(xiàn)通信是否良好，也可查看模塊上的通信指示燈顯示。待檢測通信狀況良好之后，可將兩臺客戶(hù)端AP模塊的LAN網(wǎng)口分別連接兩臺PLC的CPU模塊的網(wǎng)口。
2無(wú)線(xiàn)通信方案的軟件設計
2.1PLC系統通信設計
兩套堆取料機系統由中控的PLC產(chǎn)品G3系統控制，在G3系統的應用組態(tài)軟件中會(huì )自動(dòng)分配給每臺PLC一個(gè)網(wǎng)絡(luò )IP地址。為了便于區分各臺PLC的每一塊IO模塊，需要用個(gè)人電腦連接各個(gè)IO模塊的網(wǎng)口進(jìn)行人為設置硬件地址。煤粉系統的兩套PLC的`CPU模塊分別設置為002和008，混合原料兩套CPU模塊地址分別設置為014和021。無(wú)線(xiàn)通信的控制要求：DCS需要實(shí)時(shí)讀取每臺PLC的64個(gè)數字量DO輸出值以及寫(xiě)入控制其他32個(gè)DO的輸出。
2.1.1分配通信數據的緩沖區在G3系統中，需要分配通信數據的緩沖區，用中間變量M278.0~M285.7作為64個(gè)DO通信數據緩沖區，其通信地址為5000~5063，中間變量M286.0~M289.7作為32個(gè)DO通信數據緩沖區，其通信地址為5064~5095�？勺远x變量REG-SED-001~064，表示從G3系統傳送給DCS的緩沖區變量；自定義變量REG-REV-001~032，這32個(gè)數據表示從DCS發(fā)送到G3系統的緩沖區變量。另外可增加32個(gè)變量spare02-001~032來(lái)接收從DCS傳送來(lái)的寫(xiě)入控制變量。
2.1.2編程處理設置完通信數據緩沖區，還需要編程處理數據的交換：
�。�1）通過(guò)編程將G3系統的DO點(diǎn)傳送給中間變量，通過(guò)中間變量通信傳送到DCS系統顯示，將DO輸出變量Q20_0傳送給中間緩存變量REG_SED_001。
�。�2）把從DCS接收到信號傳送給中間變量，然后控制DO輸出,將含有DCS通信數據的緩沖區變量REG_REV_001傳送到中間變量spare001，然后傳送控制DO輸出DO135變量。
2.2DCS系統通信設計
水泥生產(chǎn)線(xiàn)的主DCS系統為ECS-700系統。以太網(wǎng)通信模塊COM742-S是ECS-700系統的以太網(wǎng)異構設備接入模塊，通過(guò)擴展I/O總線(xiàn)，利用標準協(xié)議（MODBUS/TCP協(xié)議）將使用同樣通信協(xié)議的第三方設備的數據聯(lián)入ECS-700系統，該模塊可冗余配置，以保證更高的可靠性。通信參數設置在DCS的組態(tài)軟件中，可對通信模塊進(jìn)行通信參數設置。該通信模塊的IP地址設置為172.20.1.40，并且需要對要通信的4臺PLC的CPU模塊的IP地址進(jìn)行設置：煤粉的堆取料機的地址為172.20.1.2和172.20.1.8，混合原料的堆取料機的地址為172.20.1.14和172.20.21。設置的原則是與之前CPU設置的硬件地址保持一致。
對每臺PLC設備增加讀取和寫(xiě)入命令。讀取命令需要設置通信功能號為FC01，掃描周期時(shí)間為500ms,初始地址為5000，數量為64，位號類(lèi)型為數字量DI輸入，意味著(zhù)讀取64個(gè)PLC設備的DO輸出變量；寫(xiě)入命令需要設置通信功能號為FC15，掃描周期時(shí)間為500ms,初始地址為5064，數量為32，位號類(lèi)型為DO輸出，意味著(zhù)寫(xiě)入控制32個(gè)PLC設備的DO輸出�？刹捎猛瑯拥姆椒�，給其他幾套PLC設置相關(guān)通信參數。掃描新增位號在DCS組態(tài)軟件的位號編輯頁(yè)面中，通過(guò)掃描新增位號，可將上述增加的設備的通信通道掃描到新增的DI和DO通道中，為后續的實(shí)驗驗證做準備。
3實(shí)驗驗證
3.1DCS系統與PLC系統的數據通信實(shí)驗
基于模擬現場(chǎng)進(jìn)行賦值的方法對通信進(jìn)行實(shí)驗驗證，步驟如下：
�。�1）在PLC組態(tài)軟件中，編程賦值輸出64個(gè)DO變量，在DCS組態(tài)軟件新增的對應的輸入位號中查看其狀態(tài)，是否與PLC系統中的輸出變量的狀態(tài)保持一致。將PLC和DCS系統的組態(tài)分別編譯下載后實(shí)驗。
�。�2）在DCS系統中對新增的32個(gè)DO位號賦值輸出，查看PLC系統的對應的DO變量是否也隨之輸出，可在模塊的DO通道顯示指示燈和程序中分別檢測查看狀態(tài)是否保持一致。將PLC和DCS系統的組態(tài)分別編譯下載后實(shí)驗。實(shí)驗結果表明，通信效果良好，數據準確可靠，PLC系統與DCS系統的通信收發(fā)時(shí)間差保持在一個(gè)掃描期內，完全滿(mǎn)足現場(chǎng)控制要求。
3.2無(wú)線(xiàn)通信穩定性試驗
考慮現場(chǎng)堆取料機的環(huán)境比較惡劣，為了進(jìn)一步測試無(wú)線(xiàn)通信的穩定性，將AP模塊之間的距離放置較遠，超過(guò)80m，且將主服務(wù)器AP模塊放置在相對封閉的環(huán)境，同時(shí)保證AP模塊上的通信強度燈仍然有較弱的顯示。實(shí)驗步驟為：
�。�1）從DCS系統輸出的32個(gè)DO變量中選取若干，強制輸出后，PLC系統得到命令，將對應的DO變量輸出。
�。�2）將上述PLC系統的DO變量輸出，通過(guò)通信反饋傳送給DCS系統顯示。
�。�3）在DCS系統的歷史趨勢中分別增加從DCS系統主動(dòng)輸出的DO變量和從PLC系統反饋得到的DO變量。通過(guò)循環(huán)1s強制輸出和關(guān)斷的編程處理，觀(guān)察一段時(shí)間內二者的趨勢是否保持一致。二者的歷史趨勢有1s之內的滯后時(shí)差，但狀態(tài)變化趨勢保持一致，考慮通信程序掃描時(shí)間以及硬件反應時(shí)間滯后的問(wèn)題，基本符合現場(chǎng)通信穩定性要求。
4結語(yǔ)
該無(wú)線(xiàn)通信方案在巴基斯坦境內的一條4000T/D的BESTWAY水泥生產(chǎn)線(xiàn)的改造中得到應用。還可以在以下方面繼續探索和研究：
�。�1）根據現場(chǎng)實(shí)際情況的控制要求，方案中的數據通信只選擇了數字量DO輸出變量，可增加數字量輸入DI變量，以及模擬量輸入輸出AI,AO變量的通信實(shí)驗，方法步驟基本一致；
�。�2）無(wú)線(xiàn)通信距離是基于無(wú)線(xiàn)通信設備的能力，需要根據現場(chǎng)實(shí)際環(huán)境以及通信距離的要求合理選擇無(wú)線(xiàn)通信設備，距離較遠以及惡劣的現場(chǎng)環(huán)境將會(huì )對無(wú)線(xiàn)通信設備提出更高的要求。
�。�3）可探索將此無(wú)線(xiàn)通信方案應用于其他工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，使其發(fā)揮更大的作用。
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