基于现场总线的干粉配料柔性控制系统

　　干粉料(Drymix) 又称干混料、干拌料。是一种将干粉状的建筑骨料、粘结剂、与添加剂等均匀混合,用袋装或散装的形式运到建筑工地加水后即可直接使用的砂浆类建材。干粉料以其科学的配比、优良的质量、便捷的施工,在建筑及装修、装饰业得到广泛应用,具有广阔的应用前景。国内经过长期从事新型建材技术的研究,在理论及实践上具有很高的水平,已有200 多种干粉料品种的技术配比。生产高质量的干粉料产品的保证是严格按配方要求准确配料,并且提高混合的均匀性,配比控制已成为保证目标产品使用性能的关键。

控制中心是整个水泥干粉料生产系统的核心,需要灵活、可靠和高性能,利用现代先进的控制设备及技术,建立多样化的砂浆配比库及在线快速反应控制单元是可行的和急需的。以干粉料的电子配比库为输入驱动源,建立快速自适应控制中心,该中心能迅速更换不同配比、不同性质的干粉料产品的生产控制流程,实现干粉料的生产。通过对干粉柔性控制中心的控制量及性能要求分析,确定以现场总线技术为基础的组网方案。现场总线是工业中用于现场仪表和控制室系统之间的一种全数字化、双向多站的通信系统。是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术三大技术发展的交会点。采用现场总线主要解决如下问题:计量控制单元、搅拌控制单元、误差自动补偿单元的准确性、可靠性、快速反应性;设备各种参数状态数据的采集和控制信息的发送,各种状态参数表达和报警处理;事故追忆和趋势分析;高性能、高效率的自流式储料装置及混料装置。

1 　现场总线系统FCS

1.1 　现场总线的概述

现场总线是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的,是为了实现整个企业的信息集成,实现综合自动化,达到在工业现场运行可靠、廉价、互操作的目的。现场总线控制技术由于其巨大的技术优势,被认为是工业控制发展的必然趋势,将逐步取代传统的PLC 点对点接线的控制方法。现场总线技术是一种集总线技术、计算机技术、通信技术、集成电路技术及智能传感技术于一身的新型控制技术。根据国际电工委员会的IEC61158 标准的定义,现场总线是一种应用于生产现场、现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点通信的通信网络。它是适合于工业控制要求的通信网络。

现场总线把微处理器置入现场自控设备,使设备具有数字计算和数字通信能力,这一方面提高了信号的测量、控制和传输精度,同时为丰富控制信息的内容、实现远程传送创造了条件。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,实现异地远程自动控制。由于现场总线强调遵循公开统一的技术标准,因而有条件实现设备的互操作性和互换性,用户可以把不同厂家、不同品牌的产品集成在同一个系统内,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。

1.2 　现场总线的分类及比较

现场总线种类繁多[1 > ,按照现场总线的应用层次将它分成如下几种: ①传感器总线　最底层的总线,只进行少量数据传输。如ASI、Interbus - S 等。②设备总线　最常用的一种总线形式,为智能设备提供通信服务,在这一层次上,智能设备能够执行多种功能,提供通信和诊断信息服务。这类总线包括:CAN、DeviceNet 、Lon Works、Profibus - DP 等。③车间级总线　设备总线的上一层次,他支持大数据量的传输,但传输速度较慢,要求设备处理器有较高的性能,有的现场总线技术已经能在现场设备中直接支持分布式控制功能。这类总线包括: FF、Profibus - PA、WorldFIP、Lon Works 等。④控制级总线　主要定向于PLC、DCS 控制器等高层次控制设备件的对等通信,诸如Cont rolNet 。⑤企业级总线　骨干网络是为企业事务服务的,主要形式是在Ethernet 基础上运行TCP/ IP 协议。几种流行现场总线的比较如表1 所示。

1.3 　LON WORKS

Lon Works 是由美国ECHELON 公司于20 世纪90 年代初推出的一种现场总线技术,Lon (Local Operating Network) 的意思为局部操作网络,它是用于开发监控网络系统的一个完整的技术平台,并具有现场总线技术的一切特点。Lon Words 网络系统由智能节点组成,每个智能节点可具有多种型式的I/ O 功能,节点之间可通过不同的传输媒介进行通信,并遵守ISO/ OSI 的7 层模型,被誉为通用控制网络。

Lon Works 支持与其他协议和网络之间的互连与互操作;ECHELON 提供相应可以嵌入产品的软件和硬件,使得Lon Works 应用程序可以在非Neu2ron 芯片的主机上运行,任何微控制器、PC 机、工作站或计算机都可以作为Lon Works 网络的一个节点与其他节点通信。神经元芯片处理现场互联的全部任务