基于PROFIBUS—DP总线的溢流染色机网络控制系统

基于PROFIBUS—DP总线的溢流染色机网络控制系统 基于PROFIBUS—DP总线的溢流染色机网 络控制系统 浙江工程学院学报,第19卷,第3期,2002年9月 JournalofZhejiangInstituteofScienceandTechnology Vo1.19,No.3,Sep.2002 文章编号:1009—4741(2002)03?0153-03 基于PROFIBUS.DP总线的溢流 染色机网络控制系统 汪海燕,周砚江,魏俊民,张建新 (浙江工程学院机械与自动控制学院,浙江杭州310033) 摘要:介绍了PROFIBUS现场总线技术.根据溢流染色机控制系统的技术要求,采用西门子公司生产 的S7系列PLC,构成一个基于PR0nBUS-DP现场总线的控制网络. 关键词:现场总线;PROFIBUS-DP网络控制;溢流染色机 中图分类号:TP393.12文献标识码:A 0引言 目前染色机的自动控制系统主要是单机控制,多采用仪表加继电器的控制结构,系统的稳定性差,人 为主观因素大,成品率低,产品质量差,系统运行和维护的成本高,并且难以实现设备之间以及设备与外 界之间的信息交换.一些先进的染色厂采用DCS系统,但由于DCS系统的开放性不够,给系统的维护及 升级带来不便.DCS在设备的配置上还要求网络,控制器,电源甚至模件等都为冗余结构,这种 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 上的 高要求导致DCS成本居高不下.为此,采用PROFIBUS.DP现场总线构造染色机控制系统网络,使系统具 有开放性,节省布线安装成本,降低运行和维护成本,提高系统的智能化和自动化程度,整个系统的控制 水平得到了很大的提高,并且该系统能和工厂网络相连,实现底层到高层的数据共享,并能为Internet提 供接口. 1溢流染色机的运行原理及系统的主要技术指标 如图1所示,溢流染色机采用溢流原理,染液在浸渍槽1底部经循环泵4作用后,由热交换器6加热后 进入溢流槽3,溢流槽3内布置了溢流管进口,当染液充满溢流槽后,由于和染槽之间的上下液位差,染液溢 入溢流管时带动织物一同进入染槽,循环运行,达到染色的目的.溢流染色机控制系统的好坏直接影响染 色的效果,采用一套优良的控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 能减少人为因素影响,从而减少缸差,节约成本,提高效率. 系统的主要技术指标: 最高工作温度:145?;最高工作压力:0.43MPa; 浴比:1:3—1:9:布速:120—400m/min. 2基于PROF旧US-DP总线的溢流染色机网络控制 系统架构 2,1PROFIBUS总线简介 1.浸渍槽2.提布辊3.溢流槽4.循环泵5.导布管6.热交换器 图1溢流染色机运行原理 收稿日期:2002-01—15 作者简介:汪海燕,(1975一),女,浙江衢州人,在读硕士研究生,从事自动控制研究. l54浙江工程学院学报2002年第l9卷 PROFIBUS是目前最成功的现场总线之一,得到了广泛的应用,它是欧洲现场总线 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,即EN50170. PROFIBUS有主站从站之分,它的总线存取 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方 式.令牌传递方式保证了每个主站在一个确切规定的时间框内得到总线存取权;主从方式允许主站在得到 总线存取令牌时可与从站通信,每个主站均可向从站发送或索取信息,从站没有总线控制权,仅对接收到 的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息. PROFIBUS.DP是PROFIBUS标准的3个兼容部分之一,是用于设备级的高速数据传输的低成本通信协 议.它的通信介质为屏蔽双绞线或光缆,传输速率为9.6Kbit/s,12Mbit/s,传输距离为100,1200m,通过 中继器后传输距离还可加长.网络结构为两端带有有源的终端电阻,每分段至多可以连32个站点,使用 中继器后至多可以连接126个站. 2.2系统架构 PROFIBUS—DP可构成单主站或多主站系统,每个PROFIBUS.DP系统有3种类型的设备:a)第一类DP 主站(DMP1),即中央可编程控制器,如PLC,PC等;b)第二类DP主站(DPM2),指可编程,可组态, 可诊断的设备;c)DP从站,指带二进制或模拟输入输出的驱动器,阀门等. 如图2所示,采用单主站系统,以PC机作为上位机对系统进行监控管理并配置CP5613卡作为网络接 口;以CP5613卡作为主站,主站决定总线的传输速率,为每个子站分配网络地址;多个分布在各个工作 现场的S7—200PLC(CPU226)作为从站,负责现场的信息采集并向主站发送有关信号,以及具体执行控制 命令.S7—200利用EM277PROFIBUSDP模块的DP端口同CP5613卡通过一根屏蔽双绞线相连,构成整个 PROFIBUS—DP现场总线网络.一台染色机为整个控制网络中的一个节点,它的运行状态并不影响网络及其 它节点的运行. 在本控制系统中,分布在现场的各个从站互联成网,通过 主站同工厂网络相连.主站一方面可以编辑不同染色工艺曲线 并下载到各个从站,另一方面可以辅助从站完成复杂的控制功 能,如配方设定,自动称料等.现场的各个从站将采集的数据 定时发送给主站,主站通过工厂网络将来自现场的数据及时传 送到生产管理等相关部门,以便管理人员能及时了解生产状 况,有利于生产 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ,调度等.本系统同整个工厂网络相连, 实现生产与信息的一体化,改变了以往染色机控制系统的自动 化孤岛现状. 图2系统配置图 3基于PROFIBUS-DP总线的溢流染色机网络化控制的实现 本控制系统的S7—200PLC编程采用西门子公司的STEP7一MicroWIN32软件包,上位机作为控制系统的 人机交互接口,安装有西门子公司的SIMATICWINCC组态软件,作为中央监控计算机实现对本系统的状 态监控,参数设定和报警显示,记录等,并能提供完整的数据统计和各种分析图表.STEP7.MicroWIN32软 件运行于WINDOWS环境下,界面友好,编程方便,在线调试直观.系统的硬件组态通过COMPROFIBUS 完成,WINCC通过EM277PROFIBUSDP模块,实现S7.200PLC到WINCC的连接. 本控制系统的所有执行程序都固定在s7.200PLC中,但并非每条指令都要顺序执行,使用者可以通过 WINCC组态软件的组态画面实现不同工艺的选择,当一个染色程序运行时,可以在不间断或终止正在运 行的程序的情况下,改变程序的参数,甚至可以要求程序跳转到下一步操作. 图3的程序框图说明了一个执行元件以开/关模式到连续模式的转换,通过WINCC控制S7.200PLC中 VB100的值实现这两种模式的转换. 染色工艺是一个复杂的物理化学反应过程,在染色过程中影响染色效果的因素很多,有温度,液位 等,下面以温度,液位为例说明溢流染色机网络化控制的实现. 第3期汪海燕等:基于PROFIBUS-DP总线的溢流染色机网络控制系统155 在整个染色过程中,温度非恒温,而是 一 个有升温,恒温,降温的连续过程,对于 不同的染色品种,对应的温度曲线也是不同 的.可以根据这些由工艺人员设定的行之有 效的工艺曲线,使用WlNCC监控画面设定 工艺曲线段的起点温度,目的温度,段完成 时间,通过该网络下载到S7.200PLC中. 图4是一条典型的工艺温度曲线.根 据该温度曲线作温度控制程序框图,如图5 所示. 在染色工艺中,根据不同的浴比实现不 同的液位,通过WINCC的外部变量设定不 同的浴比,通过网络下载至S7.200PLC中, 程序框图如图6. 4结束语 通过PROFIBUS在本系统的应用,可以 看到系统的结构大大的简化,充分体现了现 场总线技术的优越性,对染色厂的高效稳定 生产有重要的作用,并可以实现制造设备与 生产管理的集成,是染色机控制系统的发展 方向. 图3执行元性模式转换图图4染色工艺温度曲线图 段1:起始温度=,】 日的温度=r 段完成时间=tL 段2:起始温度=n 目的温度=n 段完成时间=n 段3:I ,: I li S7—200PLC 执行温度控制程序 浴比= S7—200PLC 执行液位控制程序 图5温度控制设定图6浴比设定 参考文献: [1]荆涛.染整设备机电一体化[M].北京:中国纺织出版社,1997.12o__250. [2]阳宪惠.现场总线技术和应用[M].北京:清华大学出版社,1999.238--308. [3]陈平澜,李克.染色机自控微电脑及其应用[M].北京:纺织工业出版社1988.97—150 [4]SIEMENS.SIMATICS7—200可编程序控制器系统手册(版本2)2000.A一44一A58. [5]SIEMNS.SIMATICNETPROFIBUSNetworksManual2000.5. ResearchandDesignofDyeingMachineNetworkControl SystemBasedonPROFIBUS-DP WANGHai—yah-ZHOUYan-jiang.WEIJun-rllil~-ZHANG朐n—Xin (CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation.ZhejiangInstituteofScienceandTechnology,Ha ns~hou310033,China) Abstract:SimplyintroducesthetechnologyofthePROFIBUS.Accordingtothespecificationofthedyei ngma— chinecontrolsystem,usesPLCfromsiemenstocreateaPROFIBUS-DPfieldbuscontrolnetwork. Keywords:Fieldbus;PROFIBUS—DP;Networkcontrol;Spilled-dyeingmachine (责任编辑:杨元兆)