現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在凈水廠普通快濾池的應(yīng)用
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70年代以前，控制系統(tǒng)中采用模擬量對傳輸及控制信號進行轉(zhuǎn)換、傳遞，其精度差、受干擾信號影響大，因而整個控制系統(tǒng)的控制效果及系統(tǒng)穩(wěn)定性都很差。70年代末，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器技術(shù)得到很大發(fā)展。微處理器功能強、體積小、可靠性高、通過適當(dāng)?shù)慕涌陔娐酚糜?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)，控制效果得到提高;但是盡管如此，還是屬于集中式控制系統(tǒng)。隨著過程控制技術(shù)、自動化儀表技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，控制領(lǐng)域又發(fā)生了一次技術(shù)變革。這次變革使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)(如集散控制系統(tǒng))無論在結(jié)構(gòu)上還是在性能上都發(fā)生了巨大的飛躍，這次變革的基礎(chǔ)就是現(xiàn)場總線技術(shù)的產(chǎn)生。
現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化控制設(shè)備的雙向串行、數(shù)字式、多節(jié)點通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(Field Control System, FCS)定義為:由各種現(xiàn)場儀表通過互連與控制室內(nèi)人機界面所組成的系統(tǒng);一個全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)。80年代以來，各種現(xiàn)場總線技術(shù)開始出現(xiàn)，人們要求對傳統(tǒng)的模擬儀表和控制系統(tǒng)變革的呼聲也越來越高，從而使現(xiàn)場總線成為一次世界性的技術(shù)變革浪潮。
目前，現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通信網(wǎng)絡(luò)中。作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場與控制設(shè)備之間的聯(lián)系外，還連接著更高控制管理層。因此，它不僅是一個基層網(wǎng)絡(luò), 而且還可構(gòu)成一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng), 即集智能、傳感、控制、計算機、數(shù)字通信技術(shù)于一身的控制系統(tǒng)。正由于這些特點，以現(xiàn)場總線作為技術(shù)支撐的FCS在工業(yè)自動化領(lǐng)域有明顯的優(yōu)勢，如很高的精確性、設(shè)計組態(tài)簡單、擴展安裝方便、易于維護、節(jié)省軟硬件投資等。它被公認為第五代控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今工業(yè)自動化發(fā)展的必然趨勢。
2 現(xiàn)場分析及PROFIBUS特性
2.1 現(xiàn)場分析
進行張士凈水廠普通快濾池設(shè)計時，選用現(xiàn)場總線作為控制系統(tǒng)支撐技術(shù)?；诂F(xiàn)場總線的張士凈水廠普通快濾池自動控制系統(tǒng)，應(yīng)達到如下要求:
(1) 系統(tǒng)具有較高的可靠性;
(2) 張士凈水廠普通快濾池設(shè)計以全自動化，無人值守為目標;
(3) 具有自動故障診斷和故障處理功能;
(4) 具有遠程監(jiān)控功能;
(5) 系統(tǒng)具有較強的開放性，能與全廠計算機控制系統(tǒng)實時交換信息?！ ?BR>目前國際上現(xiàn)有總線及總線標準不下200種,最具代表性的現(xiàn)場總線是PROFIBUS(Process Fieldbus)。PROFIBUS是由SIEMENS公司推出的一種開放式現(xiàn)場總線標準，1989年成為德國標準DIN19245，1996年成為歐洲標準EN50170，1999年12月被接受為國際標準IEC61158的一部分。用于工廠自動化系統(tǒng)三級網(wǎng)絡(luò)中的底層，即車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制;使用于分散的、具有通訊接口的現(xiàn)場受控設(shè)備對底層設(shè)備有較高的數(shù)據(jù)集成和遠程診斷、故障報警及數(shù)字化要求的系統(tǒng)。
經(jīng)過對幾家現(xiàn)場總線性能價格認真比較，本系統(tǒng)采用PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)作為支撐網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)內(nèi)控制裝置采用采用SIEMENS公司的S7-300系列和S7-200系列PLC兩種，分級控制著現(xiàn)場及車間設(shè)備運行。
2.2 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)特性
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)特性圖如圖1所示:
圖1 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)特性
PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。
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