隨著工業(yè)控制網(wǎng)絡技術的發(fā)展，控制系統(tǒng)的集成化，開放化程度越來越高，不僅使得控制設備之間的通信更加容易，維護更加簡單，而且也便于企業(yè)網(wǎng)絡，車間網(wǎng)絡組成一個整體，便于整體的管理。本文以西門子工業(yè)網(wǎng)絡，分析工業(yè)網(wǎng)絡在實際化工生產(chǎn)中的應用。
1 對現(xiàn)場情況分析
在化工品生產(chǎn)企業(yè)主要有以下部門組成:生產(chǎn)車間、罐區(qū)、公用工程和污水處理等。所以應根據(jù)不同部門的特點來進行網(wǎng)絡布置。
生產(chǎn)車間:第一:由于生產(chǎn)設備比較多，分布較為分散，生產(chǎn)操作常常需要在現(xiàn)場進行。所以，常常采用PLC作為控制設備，控制操作屏或觸摸屏等HMI操作設備，對單獨或幾個設備現(xiàn)場的操作、控制。而不像大型化工對蒸餾塔、反應釜等設備采用DCS進行控制，微機進行控制室直接操控。
第二:生產(chǎn)設備之間常常需要通訊。在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設備多以反應罐為主，對反應罐有加熱和冷卻、供排料、攪拌、流量、PH、溫度控制等操作。因為設備比較分散，數(shù)量較多，設備之間也經(jīng)常要進行數(shù)據(jù)的交換，以實現(xiàn)倒料，進料等。
第三:除了車間內設備的數(shù)據(jù)交換，車間與罐區(qū)間也需要數(shù)據(jù)交換。生產(chǎn)所用的原料來自罐區(qū)，生產(chǎn)時，車間要向罐區(qū)提供原料申請等信息，因此車間與堆區(qū)之間的數(shù)據(jù)通訊也是非常重要的。罐區(qū):除了與車間進行數(shù)據(jù)交換以實現(xiàn)供料，同樣也需要自身的一些操作，如裝罐，自循環(huán)等。
由于公用工程和污水處理設備或控制的自身特點，可以在控制室內進行集中控制或監(jiān)控，所以采用微機和控制器結合的方式進行控制，而不使用控制屏。
圖1 車間與罐區(qū)通訊示意圖
因此，由于各部分特點，車間與罐區(qū)之間經(jīng)常的數(shù)據(jù)通訊較多，為保障數(shù)據(jù)通訊的可靠性、設備連接的數(shù)量要求，對車間和罐區(qū)的進行通訊合理安排，主要采用如圖1方式進行。
根據(jù)示意圖，車間中設備當需要從罐區(qū)供料時，先和車間內的公用工程控制器提出申請，然后再由此控制器向罐區(qū)進行打料的申請和停止信號。這樣便帶來了一些好處:
1)取消了車間設備與罐區(qū)直接通訊的方式。通過車間內的公用工程代理控制，與罐區(qū)通訊，減少了罐區(qū)控制器需連接的數(shù)目，保證了罐區(qū)控制器受通訊連接數(shù)量的限制等。
2)保證了車間控制的獨立性。
3)防止各控制設備對公用工程的直接控制，減少了因為通訊混亂錯誤，造成其他問題引可能性。
2 網(wǎng)絡的選擇和配置
西門子S7-300 PLC提供了兩種最常用的互聯(lián)網(wǎng)絡接口，MPI和DP網(wǎng)絡。通過添加模塊CP343以太網(wǎng)模塊，可以使PLC也具有以太網(wǎng)通訊功能。在使用之前，首先要根據(jù)生產(chǎn)設備的使用功能和相互關聯(lián)性，并結合網(wǎng)絡特點和要求來進行劃分，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
MPI:適用于小范圍、小點數(shù)，現(xiàn)場級通訊，傳精速率一般設置為默認值:187.5kbps。最多可連接32個節(jié)點，最大通訊距離50m。
對網(wǎng)絡的劃分，首先要考慮到使用功能和各個網(wǎng)絡的自身特點，站點數(shù)量等，并便于維護人員的維護和操控人員的操作，車間生產(chǎn)分析人員的分析等。圖2,圖3是對設備的網(wǎng)絡分配、使用圖。
PROFIBUS-DP網(wǎng)絡:在該生產(chǎn)系統(tǒng)中采用DP網(wǎng)絡，用于連接各控制器的控制界面 MP377、變頻器、分布式I/O和第三方設備。主要是從以下幾方面原因考慮:
1)由于車間、罐區(qū)距離較遠。在1.5Mbps速率下，設備之前通訊的距離最多是200m，所以不采用此網(wǎng)絡作為設備之間的互聯(lián)網(wǎng)絡。
2)生產(chǎn)設備上會有攪拌速度調節(jié)等要求。要采用變頻器對電機進行平滑速度調節(jié)，因此采甩DP網(wǎng)絡作為對西門子MM440的控制方案，使用行比較簡單。
3)為了節(jié)省資源，有些設備可以共用一個CPU，但是設備之間的距離較遠，或輸入愉出點數(shù)量較大，使用分布式I/0便很容易解決以上問題。分布式I/0需要接入DP接口。
4)DP網(wǎng)絡可以支持其他的第三方設備。
MPI網(wǎng)絡:由于各車間與雛區(qū)之間以及車間內部的設備間往往需要進行數(shù)據(jù)交換。如進行倒、供料等工藝協(xié)調的通訊作用，通訊不需要較高的實時性，而且也不需要較大的數(shù)據(jù)量。因此只采用MPI進行車間內設備或車間與罐區(qū)之間的數(shù)據(jù)交換，即保證了數(shù)據(jù)的可靠性，也可以傳輸較長的距離。
工業(yè)以太網(wǎng):在該系統(tǒng)中，工業(yè)以太網(wǎng)供生產(chǎn)控制室監(jiān)控、PLC維護、以及車間或企業(yè)數(shù)據(jù)分析使用。通過西門子專用的交換機和CP343可以將CPU和MP377接到以太網(wǎng)上，可以將遠程電腦連到工業(yè)以太網(wǎng)上方便的進行訪問和維護。而電腦上不需要特殊的網(wǎng)絡設備。合理的對!P地址、網(wǎng)絡進行劃分后，可以放大站點的數(shù)量。
圖2 單個設備的網(wǎng)絡配置
圖3 設備間的網(wǎng)絡使用圖
1)MP377利用WinCC flexible進行組態(tài)后，可以使用Sm@rtClient輕松的進行對每個MP377的界面的操控，功能鍵等也可以進行使用。通過對權限的設置，可以供車間控制人員遠程控制，和生產(chǎn)分析人員等的遠程數(shù)據(jù)采集。
2)利用工業(yè)以太網(wǎng)，對PLC維護人員非常方便，在控制室內就可以非常輕松的訪問每個CPU,HMI，并對其進行組態(tài)、程序更改、監(jiān)控以及故障分析等操作，也可對MP377組態(tài)畫面進行下載，而不用必須到現(xiàn)場進行維護。
3)對編程維護或監(jiān)控設備沒有過多的要求，只需普通以太網(wǎng)卡，在進行維護時，在STEP7中選擇相應的以太網(wǎng)設備即可。
4)由于工業(yè)以太網(wǎng)對站點的數(shù)量要求比較小，所以可以把較多的站點連接到統(tǒng)一網(wǎng)絡上，可以實現(xiàn)更多設備的互聯(lián)。一個CPU過多的使用自身的通訊接口連接也會給CPU帶來通訊負擔，使用CP343進行工業(yè)以太網(wǎng)通訊可以減小CPU的通訊負擔。因此，當設備過多的時候，也可以進行工藝協(xié)調的數(shù)據(jù)交換，來補足MPI網(wǎng)絡對站點的要求。
3 結束語
合理分配和利用控制系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡通訊，對保證生產(chǎn)和減少維護量，顯得非常重要。因此，根據(jù)網(wǎng)絡使用的用途、網(wǎng)絡所具有的特點、使用的范圍、場合和新技術的應用，可以使網(wǎng)絡的功能、可靠性得到保證。并且也使得操控、生產(chǎn)分析和維護過程變得更加的簡單，更加的集成化管理。
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