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西门子工业网络在生产控制中的应用

发表时间:2013/2/6 刘磊 杨坤 来源:万方数据
本文介绍西门子常用工业网络在化工生产中的应用。根据不同网络的特点和现场实际情况,对网络进行规划和使用,使得工业网络不仅满足工业通讯的需要,而且便于日常的维护。

    随着工业控制网络技术的发展,控制系统的集成化,开放化程度越来越高,不仅使得控制设备之间的通信更加容易,维护更加简单,而且也便于企业网络,车间网络组成一个整体,便于整体的管理。本文以西门子工业网络,分析工业网络在实际化工生产中的应用。

1 对现场情况分析

    在化工品生产企业主要有以下部门组成:生产车间、罐区、公用工程和污水处理等。所以应根据不同部门的特点来进行网络布置。

    生产车间:第一:由于生产设备比较多,分布较为分散,生产操作常常需要在现场进行。所以,常常采用PLC作为控制设备,控制操作屏或触摸屏等HMI操作设备,对单独或几个设备现场的操作、控制。而不像大型化工对蒸馏塔、反应釜等设备采用DCS进行控制,微机进行控制室直接操控。

    第二:生产设备之间常常需要通讯。在生产过程中,生产设备多以反应罐为主,对反应罐有加热和冷却、供排料、搅拌、流量、PH、温度控制等操作。因为设备比较分散,数量较多,设备之间也经常要进行数据的交换,以实现倒料,进料等。

    第三:除了车间内设备的数据交换,车间与罐区间也需要数据交换。生产所用的原料来自罐区,生产时,车间要向罐区提供原料申请等信息,因此车间与堆区之间的数据通讯也是非常重要的。罐区:除了与车间进行数据交换以实现供料,同样也需要自身的一些操作,如装罐,自循环等。

    由于公用工程和污水处理设备或控制的自身特点,可以在控制室内进行集中控制或监控,所以采用微机和控制器结合的方式进行控制,而不使用控制屏。

 车间与罐区通讯示意图

图1 车间与罐区通讯示意图

    因此,由于各部分特点,车间与罐区之间经常的数据通讯较多,为保障数据通讯的可靠性、设备连接的数量要求,对车间和罐区的进行通讯合理安排,主要采用如图1方式进行。

    根据示意图,车间中设备当需要从罐区供料时,先和车间内的公用工程控制器提出申请,然后再由此控制器向罐区进行打料的申请和停止信号。这样便带来了一些好处:

    1)取消了车间设备与罐区直接通讯的方式。通过车间内的公用工程代理控制,与罐区通讯,减少了罐区控制器需连接的数目,保证了罐区控制器受通讯连接数量的限制等。

    2)保证了车间控制的独立性。

    3)防止各控制设备对公用工程的直接控制,减少了因为通讯混乱错误,造成其他问题引可能性。

2 网络的选择和配置

    西门子S7-300 PLC提供了两种最常用的互联网络接口,MPI和DP网络。通过添加模块CP343以太网模块,可以使PLC也具有以太网通讯功能。在使用之前,首先要根据生产设备的使用功能和相互关联性,并结合网络特点和要求来进行划分,保证数据传输的可靠性。

    MPI:适用于小范围、小点数,现场级通讯,传精速率一般设置为默认值:187.5kbps。最多可连接32个节点,最大通讯距离50m。

    对网络的划分,首先要考虑到使用功能和各个网络的自身特点,站点数量等,并便于维护人员的维护和操控人员的操作,车间生产分析人员的分析等。图2,图3是对设备的网络分配、使用图。

    PROFIBUS-DP网络:在该生产系统中采用DP网络,用于连接各控制器的控制界面 MP377、变频器、分布式I/O和第三方设备。主要是从以下几方面原因考虑:

    1)由于车间、罐区距离较远。在1.5Mbps速率下,设备之前通讯的距离最多是200m,所以不采用此网络作为设备之间的互联网络。

    2)生产设备上会有搅拌速度调节等要求。要采用变频器对电机进行平滑速度调节,因此采甩DP网络作为对西门子MM440的控制方案,使用行比较简单。

    3)为了节省资源,有些设备可以共用一个CPU,但是设备之间的距离较远,或输入愉出点数量较大,使用分布式I/0便很容易解决以上问题。分布式I/0需要接入DP接口。 

    4)DP网络可以支持其他的第三方设备。

 

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