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西门子全集成自动化(TIA)及 Profibus 通讯在吉林化纤长丝原液项目中的应用
water
注册:
2006-6-9
13:37:13
可用积分:
801
全部积分:
804
等级:☆☆
【摘 要 】
SIMATIC PCS7 是西门子公司推出的一套满足现场使用要求的现代化
DCS 控制系统。本文以吉林化纤长丝原液项目为实例,浅谈关于使用 PCS7 V6.0
实现全集成自动化的系统配制方案。举例介绍如何将在此项目中应用到的支持
Profibus 通讯协议的西门子及第三方设备连接到 DCS 系统当中,并使用 PCS7
V6.0 对其进行监视和控制。
【 关 键 词 】
全集成自动化 Profibus 通讯 SIMATIC PDM Web Navigator
一、 项目简介
1、 吉林化纤股份公司简介:
吉林化纤集团有限责任公司始建于 1960 年,是从事化纤生产、商业贸易、
建筑安装于一体的大型企业,是中国 500 强脊梁企业之一。公司主导产品包括粘胶
短纤维、粘胶长丝、腈纶纤维、化纤浆粕在内的四大系列 180 多个品种,总生产能
力 26.3 万吨,其中年产粘胶短纤维 5.5 万吨,粘胶长丝 2.2 万吨,腈纶纤维 13.6 万
吨,化纤浆粕 5 万吨。
2、 工艺简介:
制造粘胶的基本原料是桨粕。浆粕的基本成分是纤维素。纤维素是不溶于
水,也不溶于碱溶液的固体物质。要使纤维素变成粘胶,必须先经过浸渍碱化,把
纤维素变成碱纤维,再使碱纤维与二硫化碳作用而变成纤维素黄酸钠,纤维素黄酸
钠用稀碱溶液溶解,就可以得到粘胶。这就是粘胶制造的基本原理。
为了使产品质量保持均匀、稳定,首先把一定量的不同批号的浆粕混合均
匀,这在生产中称为混粕。
将浆粕用 20%左右的烧碱溶液浸泡,进行碱化得到的碱纤维,在生产中称
为浸渍。然后,放掉多余的碱液,并从碱纤维中压出,生产中称为压榨。
用粉碎设备将块状的碱纤维粉碎成较细小的碱纤维素颗粒,在生产中称为
粉碎。
将粉碎成细小、松散颗粒的碱纤维素,在空气中放置,经过一定的时间,
使碱纤维素分子发生氧化降解,并降低纤维素的聚合度。这个过程叫做老化,在生
产中称为老成。
在老成后的碱纤维素中,加入二硫化碳,进行黄化反应,制成纤维素黄酸
钠,在生产中称为黄化。然后加入稀碱溶液和软水,使纤维素黄酸钠溶解而制成粘
胶,生产中称为溶解。为了使各批粘胶的质量比较均匀,还要把批次相近的粘胶进
行混合,生产中称为混合。
混合后的粘胶要经过过滤和脱泡,以便除去粘胶中未溶解的物质颗粒和排
除粘胶中的气泡,以提高粘胶的纯净度和清洁度,防止纺丝时喷丝孔堵塞。粘胶的
溶解、混合、过滤和脱泡过程,需要一定的时间,在这段时间里,粘胶内部的化学
性质和物理性质也在发生变化,变化的这段时间称为粘胶的熟成过程。
3、 设备清单:
二、 全集成自动化(TIA)的实现
1、 全集成自动化(TIA) 简介
随着自动化技术的不断提高,企业对于自动化控制系统的要求也有所改变。
因此要求现代化的自动化控制系统必须具有降低成本、保证质量、控制精确、安全
性高等特点。全集成自动化正是为顺应现代化控制系统的变革趋势而产生的。它克
服生产设备之间“自动化孤岛效应”式单机自动化,成为当今自动化控制系统集成的主
导理念。
全集成自动化(TIA)提供给我们一个全模块化的控制系统,各自部件可进行单
独扩展,并能组合在一起形成高集成度的自动化操作系统。全集成自动化(TIA)不
仅通过现场总线技术实现了系统自身与现场设备的纵向集成,同时也实现了系统与
系统之间的横向联系。使通讯覆盖整个企业,从而实现了自动化控制、制造业执行
系统和企业资源计划系统三者的完美结合,确保了现场实时数据的及时、精确和统
一。
2、 全集成自动化(TIA)技术在本项目中的实现
在本项目中,AS 417-4H 以下的现场总线采用冗余 Profibus DP 进行通讯,
通过 Y-LINK、DP/PA-LINK 转换成与现场设备相同的通讯协议从而实现对现场设备
的实时监控。Redundant OS Server 与 AS 417-4H 之间、OS Client 与 Redundant
OS Server 之间采用以太网(100M/s)进行通讯,保证了大数据量通讯的安全、稳
定、及时。通过 OSM 预留了与其它系统进行通讯的通讯接口,从而避免了“自动化
孤岛效应”,实现了企业内部所有自动化控制系统全集成自动控制。Web Navigator
Server 与 Web Navigator Client 之间采用标准的以太网通讯,Web Navigator
Client 可通过 IE 浏览器轻松的监视现场生产实际情况,实现了办公全集成自动化。
从而方便了成本核算、原料调配,节约了生产时间提高了生产效率。
三、 Profibus 通讯
1、 Profibus 通讯简介
随着自动化控制系统分散化结构的迅速增长,现场总线技术的应用也日益
广泛起来。通过现场总线技术,可将 I/O 通道分配到现场设备附近,从而使整个系
统的工程费用、装配费用、设备调试和维修成本减少到最少。Profibus 属于现场一
级的 SIMATIC 网络,适用于传输中小型的数据,它具有“开放”的通讯接口,“透明”
的通讯协议,允许多家厂商开发各自的符合 Profibus 协议的产品,并连接到同一段
网络上。目前 Profibus 总线技术已经覆盖了现场设备的多个领域,由于有大量的、
种类齐全的、可连接的现场设备可供选择,因此 Profibus 已成为事实上的国际公认
标准。按照 RS485/光线和 IEC61158-2 的定义,Profibus 提供了三种通讯协议类型:
DP、PA、FMS。
以下着重介绍在本次项目中应用到的支持 Profibus DP、Profibus PA 通讯
协议的现场设备如何完成与 DCS 系统之间的通讯。
(1) Profibus DP 通讯:
Profibus DP 采用 RS485 接口,Profibus 通讯协议。以其传输速度快,数
据量大以及良好的扩展性等特点,成为目前广大用户普遍采用的通讯协议。
对于第三方设备的通讯任务,需要第三方设备厂商提供*.GSD 文件。安装
*.GSD 后便具备了完成 STEP 7 硬件组态工作的条件。本项目中使用到的支持
Profibus 通讯的现场设备有:SIEMENS MM440 变频器、EMERSON EV2000 变
频器、EMERSON TD3000 变频器、SIEMENS ET200M、SIEMENS SIMOCODE
智能电机保护器、ABB PST210 软启动器和 SIEMENS EM277 等。
A、 SIEMENS MM440 的 Profibus DP 通讯:
MM440 是西门子公司推出的一款标准矢量控制变频器,因其功能强大、对
信号反应快速、配置灵活、信息全面、参数设置范围广等特点, 倍受用户好评。
Profibus 通讯模板是 MM440 的一个可选件,通过这个通讯模板可以轻松
的实现 MM440 的 Profibus 通讯。由于这一模板与变频器采用一体化结构,并由变
频器直接供电,所以安装使用起来十分方便。MM440 支持多种类型通讯报文,在本
项目中选用了 PPO4 通讯报文即 6PZD+0PKW。
通讯的参数设置:
同时还可以对 PZD 区的返回报文进行组态,从而方便对设备运行时的电流
及电压等参数进行监控。
B、 EMERSON EV2000 变频器的 Profibus 通讯:
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