ControlLogix系統(tǒng)大連天元精細(xì)化工有限公司的應(yīng)用

　　近年來，隨著自動化控制技術(shù)、計算機技術(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，實現(xiàn)了全車間工藝線的計算機監(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、錐混機、霧化噴射室、反應(yīng)釜、震動磨、分級機、干燥機、高混機、布袋除塵器、斗式提升機、螺旋給料機、除鐵器、氣動閥、電動閥等。

　　原料由原料倉通過羅茨風(fēng)機風(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，由高混機加熱反應(yīng)，生成附料，再和原料按一定配比進(jìn)入錐混機混合，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，由細(xì)粉機形成所需顆粒度進(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，螺旋定量給料機采用變頻控制，計算設(shè)定重量與實際重量的偏差，按照速度圖調(diào)整轉(zhuǎn)速實現(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)的高速加熱混合機混合。高混機工作周期產(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。干燥機的各部分夾套及空心軸通入導(dǎo)熱油，干燥機主機對物料進(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對物料顆粒進(jìn)行篩分，分級機采用變頻控制。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)控制程序來實施實時的過程量的控制；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)的實時性更強，I/O通訊速度更快。

       PVC復(fù)合.填充.增強劑生產(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，實時性強，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，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,錐混機,羅茨風(fēng)機,研磨機,干燥機采用SCHNEIDER公司ATS48系列軟啟動器實現(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，實現(xiàn)啟停控制，速度給定， 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)針對不同站點需多次發(fā)送改為一次發(fā)送多點共享，減小了網(wǎng)絡(luò)發(fā)送次數(shù)，從而使網(wǎng)絡(luò)實時、高效。

　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)的配置特點是，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，實現(xiàn)與工廠以太網(wǎng)的連接，真正實現(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：低成本I/O系統(tǒng)，獨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。