近年來，隨著自動化控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理各個層次。因此越來越多的工廠自動化系統(tǒng)采用設(shè)備總線、分布式控制、集中信息管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)極大的降低了工程投資，有效的增強(qiáng)了系統(tǒng)的開發(fā)性，可維護(hù)性，縮短了設(shè)計開發(fā)周期。從而獲得了廣泛的應(yīng)用，Allen-Bradley的ControlLogix系統(tǒng)就是順應(yīng)這種發(fā)展方向開發(fā)的高科技產(chǎn)品，它提供的處理器規(guī)格齊全，配套的功能模塊及工具軟件功能強(qiáng)大，適用于中到大型系統(tǒng)的各種應(yīng)用。 大連天元精細(xì)化工PVC有限公司復(fù)合.填充.增強(qiáng)劑生產(chǎn)線是國內(nèi)首家建設(shè)的大型PVC復(fù)合.填充.增強(qiáng)劑生產(chǎn)線，工廠總投資4000萬人民幣，設(shè)計年產(chǎn)量8萬噸。該廠的PVC生產(chǎn)線采用的自動化控制系統(tǒng)就是Allen-Bradley ControlLogix系統(tǒng)、ControlNet、DeviceNet、Flex I/O、Remote I/O （RIO） 等新技術(shù)的具體應(yīng)用。該系統(tǒng)集程序控制、過程控制及工況監(jiān)視為一體，實(shí)現(xiàn)了全車間工藝線的計算機(jī)監(jiān)視與控制。 羅克韋爾自動化系統(tǒng)集成商大連華冶聯(lián)自動化有限公司為該生產(chǎn)線提供了工程設(shè)計、系統(tǒng)集成、編程調(diào)試。 一．系統(tǒng)功能 1、生產(chǎn)線流程圖畫面顯示； 2、數(shù)據(jù)采集，實(shí)時數(shù)據(jù)顯示，越限設(shè)定； 3、歷史趨勢圖； 4、事故報警及報表打印功能； 5、電機(jī)和成套裝置的控制，包括：逆序啟動，順序停車，設(shè)備聯(lián)鎖； 6、軟啟動器和變頻的狀態(tài)顯示和控制,電流、頻率顯示，速度給定； 7、稱重值顯示和控制； 8、料表參數(shù)輸入； 9、重量控制、料流控制； 二．工藝流程及系統(tǒng)組成 該系統(tǒng)包括倒料, 預(yù)混，霧化，研磨, 反應(yīng)，干燥, 分級，成品包裝8個單元組成。主體設(shè)備包含：羅茨風(fēng)機(jī)、錐混機(jī)、霧化噴射室、反應(yīng)釜、震動磨、分級機(jī)、干燥機(jī)、高混機(jī)、布袋除塵器、斗式提升機(jī)、螺旋給料機(jī)、除鐵器、氣動閥、電動閥等。 原料由原料倉通過羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)送到預(yù)混單元料倉，在預(yù)混單元用原料和小料按一定配比混合，由高混機(jī)加熱反應(yīng)，生成附料，再和原料按一定配比進(jìn)入錐混機(jī)混合，混合結(jié)束后，根據(jù)工藝需要噴射一定量液體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后輸送到霧化單元定量稱，霧化單元由變頻調(diào)速星型卸料器，按一定下料速度進(jìn)入細(xì)粉機(jī)，由細(xì)粉機(jī)形成所需顆粒度進(jìn)入霧化室混合?；旌辖Y(jié)束后物料由螺旋定量給料機(jī)定量輸送到研磨單元。研磨形成所需更微小顆粒，研磨單元進(jìn)料和出料可同時進(jìn)行。研磨結(jié)束后物料進(jìn)入反應(yīng)單元，螺旋定量給料機(jī)采用變頻控制，計算設(shè)定重量與實(shí)際重量的偏差，按照速度圖調(diào)整轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對計量罐精確給料。配料結(jié)束后將物料輸送至其對應(yīng)的高速加熱混合機(jī)混合。高混機(jī)工作周期產(chǎn)生的廢氣經(jīng)氣閥分離、冷凝、回收后經(jīng)引風(fēng)機(jī)放散。氣固分離由旋風(fēng)集料器和布袋除塵器將廢氣中的固體顆粒過濾下來，再經(jīng)冷凝器將氣化的化學(xué)物回收。反應(yīng)結(jié)束后物料輸送至干燥單元。干燥機(jī)的各部分夾套及空心軸通入導(dǎo)熱油，干燥機(jī)主機(jī)對物料進(jìn)行干燥。在干燥時間、系統(tǒng)溫度、壓力、及真空系統(tǒng)流量接近于規(guī)定量值后干燥周期結(jié)束。物料輸送至分級單元通過分級機(jī)對物料顆粒進(jìn)行篩分，分級機(jī)采用變頻控制。物料顆粒篩分后輸送至包裝單元，完成成品包裝。 PVC復(fù)合.填充.增強(qiáng)劑生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)由一條主干線ControlNet高速網(wǎng)絡(luò)、一套冗余熱備過程控制站、設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（DeviceNet）、遠(yuǎn)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。為保證系統(tǒng)通訊的可靠性，本系統(tǒng)配置中ControlNet網(wǎng)采用雙網(wǎng)冗余。 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、基礎(chǔ)控制和監(jiān)控管理系統(tǒng)組成。其自動化網(wǎng)絡(luò)配置如圖所示 1） 過程控制站 控制站設(shè)備是由Allen-Bradley的 ControlLogix5555控制器、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(wù)是進(jìn)行過程數(shù)據(jù)采集及處理；根據(jù)控制程序來實(shí)施實(shí)時的過程量的控制；進(jìn)行設(shè)備監(jiān)視和系統(tǒng)的測試與診斷。 ControlLogix5555處理器是Allen-Bradley最新一代控制器。與傳統(tǒng)的控制器不同，ControlLogix在其內(nèi)核（背板）設(shè)計中具有通訊能力，原來制約系統(tǒng)通訊的瓶頸得以消除。 處理器采用的Logix5555，是32位總線控制器。其控制能力可達(dá)168000個數(shù)字量、4000個模擬量，不僅能組態(tài)控制本地框架輸入輸出模塊，還能組態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)上其他遠(yuǎn)程框架的輸入輸出模塊。 與傳統(tǒng)PLC不同，ControlLogix背板設(shè)計中就有了通信能力，從而大大提高了系統(tǒng)的通信性能。多任務(wù)控制模式使回路調(diào)節(jié)的實(shí)時性更強(qiáng)，I/O通訊速度更快。 PVC復(fù)合.填充.增強(qiáng)劑生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用2臺ControlLogix5555控制器組成冗余熱備,系統(tǒng)上電時2臺控制器竟?fàn)幊蔀橹骺刂破鳎?dāng)主控制器故障時通過1756-SRM冗余模塊立即自動切換到備用的控制器。 2）現(xiàn)場總線（DeviceNet） DeviceNet是Rockwell AB開發(fā)的基于CANBUS技術(shù)的一種現(xiàn)場總線，用于實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)互連，是國際標(biāo)準(zhǔn)總線，也是國標(biāo)總線。 DeviceNet用于現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的通訊網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率為125～500Kbps，傳輸最大距離500m，最多節(jié)點(diǎn)數(shù)為63個，允許在線組態(tài)和帶電插拔。 DeviceNet支持主從、多主和對等通信，用戶的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)可以通過DeviceNet實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效控制。 DeviceNet使用RSNetworx軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和組態(tài)?？梢匀芜x幾種專門定義的組態(tài)、打印數(shù)據(jù)表格、參數(shù)對象程序和電子表格等。 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)時性強(qiáng)，通信模式先進(jìn)，支持多種通信協(xié)議，可根據(jù)應(yīng)用需求動態(tài)或靜態(tài)分配標(biāo)識符，在線增減節(jié)點(diǎn)，即插即用，是一種理想的設(shè)備層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。 PVC復(fù)合.填充.增強(qiáng)劑生產(chǎn)線控制系統(tǒng)對重要單體設(shè)備如高速混合加熱機(jī),錐混機(jī),羅茨風(fēng)機(jī),研磨機(jī),干燥機(jī)采用SCHNEIDER公司ATS48系列軟啟動器實(shí)現(xiàn)設(shè)備的軟啟動和軟停車,對于精確定量控制采用ABB公司ACS400系列變頻器。 軟啟動器和變頻器通過DeviceNet現(xiàn)場總線和ControlLogix5555控制器通訊,通過DeviceNet協(xié)議，每個DeviceNet適配器占用三個控制字和狀態(tài)字，實(shí)現(xiàn)啟?？刂疲俣冉o定， 狀態(tài)監(jiān)測，頻率和電流顯示及聯(lián)鎖控制。 3）控制總線 （ControlNet） ControlNet網(wǎng)是一個開放的高速確定性網(wǎng)絡(luò)，它用于傳輸對時間有苛刻要求的信息傳輸。通信速率可達(dá)5Mbps，用于改善I/O、控制器互鎖以及對等通信報文傳送的性能。提供實(shí)時的控制和對等的通訊服務(wù)。 ControlNet對于離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用均具有確定性和可重復(fù)性功能，用戶可自行設(shè)定網(wǎng)絡(luò)交換時間，達(dá)毫秒級，從而大大改善了網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)時性和快速性。 采用生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer）方式，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)針對不同站點(diǎn)需多次發(fā)送改為一次發(fā)送多點(diǎn)共享，減小了網(wǎng)絡(luò)發(fā)送次數(shù)，從而使網(wǎng)絡(luò)實(shí)時、高效。 ControlNet網(wǎng)絡(luò)的配置特點(diǎn)是，無論CPU框架還是遠(yuǎn)程擴(kuò)展框架均由通訊模塊（CNBR）掛在ControlNet網(wǎng)絡(luò)上，然后由軟件進(jìn)行管理模塊的歸屬，從而使網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和走線十分靈活。系統(tǒng)還可以用以太網(wǎng)通訊模塊作網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)與工廠以太網(wǎng)的連接，真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管控一體化。 4） 遠(yuǎn)程I/O （Remote I/O） 托利多（METTLER TOLEDO）稱重儀表能達(dá)到1/1000的稱量精度,可實(shí)現(xiàn)物料精確定量控制,其1600系列支持AB的RIO網(wǎng)絡(luò)， 通過DHRIO模塊和ControlLogix5555控制器通訊。 每個RIO適配器占用1/4機(jī)架（2個I/O組）， 100ms內(nèi)控制器和稱重儀表同步，對于重量控制精度可達(dá)到零誤差。 5） Flex I/O 控制網(wǎng)Flex I/O適配器，使用戶能將Flex I/O系統(tǒng)連接到控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上。 總有8種Flex I/O模塊，能夠連接到一個控制網(wǎng)Flex I/O適配器上。每個適配器可連接多達(dá)128點(diǎn)離散I/O（或64個模擬通道）到控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 通過網(wǎng)絡(luò)存取端口（NAP），可以訪問本地通信網(wǎng)絡(luò)。 I/O數(shù)據(jù)連接能夠劃分模塊或模塊組。對于不同的生產(chǎn)率，每個連接能夠預(yù)定。 多個處理器和終端能夠共享模塊輸入數(shù)據(jù)。 適配器微控制器程序是可全部閃速（FLASH）升級版本，可通過控制網(wǎng)進(jìn)行，容易存取新的功能。 支持冗余介質(zhì)（1794-ACNR15） 特點(diǎn)：低成本I/O系統(tǒng)，獨(dú)立的部件使用戶混合和匹配I/O類型和端接形式。網(wǎng)絡(luò)和I/O均有診斷狀態(tài)指示器?？蓭щ姴迦牒托断履K。小巧緊湊設(shè)計成水平或垂直安裝以節(jié)省空間。 PVC復(fù)合.填充.增強(qiáng)劑生產(chǎn)線控制系統(tǒng)倒料, 預(yù)混，霧化，研磨, 反應(yīng)，干燥, 分級，成品包裝8個單元均采用Flex I/O適配器及模塊進(jìn)行控制和信號采集,采用冗余介質(zhì),保證通訊系統(tǒng)可靠性。 6）操作員工作站 操作員工作站是對生產(chǎn)線工況進(jìn)行監(jiān)視、控制及操作的人機(jī)接口，主要完成數(shù)據(jù)、圖形、狀態(tài)的顯示、歷史趨勢圖、歷史數(shù)據(jù)的存檔、故障報警、故障狀態(tài)顯示、故障記錄打印、定時報表打印以及工藝設(shè)備選擇、馬達(dá)成組啟動、停車、急停、復(fù)位和數(shù)值給定等控制操作。系統(tǒng)設(shè)兩套工作站包括DELL上位計算機(jī)兩臺，主頻2.4GHZ P4處理器，256MB內(nèi)存， 80GB硬盤，21寸高分辨率彩色純平顯示器。內(nèi)置ControlNet網(wǎng)絡(luò)適配器。一臺工廠報表打印機(jī)。 7）工程師工作站 系統(tǒng)在ControlNet網(wǎng)絡(luò)上配置一臺工程師工作站。工程師工作站是用來開發(fā)、編制操作員工作站的應(yīng)用軟件，規(guī)劃和管理控制網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)工程師工作站配有一臺打印機(jī)。 8）監(jiān)控組態(tài)軟件RSVIEW 32 RSVIEW 32是Rockwell Automation 軟件產(chǎn)品中用于數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和信息管理的一個工業(yè)監(jiān)控軟件包，它以RSLinx作為與控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊的驅(qū)動軟件，RSVIEW 32具有對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，模擬工藝流程，以及報警，歷史趨勢和報表等功能。同時它以業(yè)界流行的微軟Visual Basic for applications（VBA）作為內(nèi)置編程語言，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)對RSVIEW 32項(xiàng)目的擴(kuò)展和自定義。支持OPC標(biāo)準(zhǔn)，可以快速、方便地與眾多生產(chǎn)制造商的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)可靠的通訊，同時還可以作為OPC服務(wù)器向其它OPC客戶端提供服務(wù)。它與微軟產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。RSVIEW 32的標(biāo)簽配置、報警配置和數(shù)據(jù)記錄都與ODBC完全兼容，能最大限度的提高生產(chǎn)率。 三．結(jié)束語 如上所述，Rockwell Automation開發(fā)的ControlLogix系列自動化控制系統(tǒng)從上位到下位、從硬件到軟件，在設(shè)計和使用中可以做到靈活多變，其強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，無縫連接能力、高速數(shù)據(jù)傳輸、可組態(tài)性、工業(yè)化、集成化以及其緊湊的結(jié)構(gòu)等諸多特點(diǎn)，能滿足用戶的各種要求。 其先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、豐富的通訊接口模件，獨(dú)特的背板結(jié)構(gòu)、適中的價格及ControlLogix網(wǎng)關(guān)的專用硬件平臺，使得ControlLogix系列計算機(jī)控制系統(tǒng)配置非常靈活簡便，既可以配置成小到一個獨(dú)立的處理器和框架內(nèi)的I/O模塊組成，又可以配置成大到與各種網(wǎng)絡(luò)鏈路連接，應(yīng)用場合不受限制。非常適用于控制比較分散且空間狹小的地方，是分布式處理，分布式I/O控制系統(tǒng)的理想選擇。 ControlLogix系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，適合化工車間強(qiáng)磁干擾、高腐蝕環(huán)境，運(yùn)行安全、可靠。 文章來源：大連華冶聯(lián)自動化有限公司 李國盛 劉洋