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作者: 发布时间:2008-01-17 来源: 繁体版
  关键词: PCS 现场总线 MES  在某化纤性质的企业中,控制点约万点,其中开关量占大多数;模拟量控制回路约百个;电气控制和阀门控制以继电器为主,分散并相对集中在多个机柜间。在对老的装置进行

  关键词: PCS 现场总线 MES

  在某化纤性质的企业中,控制点约万点,其中开关量占大多数;模拟量控制回路约百个;电气控制和阀门控制以继电器为主,分散并相对集中在多个机柜间。在对老的装置进行现代化技术改造时,引进了西门子的PCS系统。针对控制分散、机柜分散的情况,大规模的使用了现场总线技术,并且投运了管控一体化系统。

  为了提高系统的控制效率和可靠性,主系统采用了4对冗余结构的西门子S7-417H,模块化程序设计,位于中心机柜间。每对冗余结构的S7-417H中,互为热备冗余、容错的两个PLC站通过两条光纤实现同步,从站CPU的所有数据和工作状态均与主站CPU完全相同,从站监视着主站的CPU状态并且不运行应用程序,即运行时只有主站的CPU起着控制作用。当主站不能正常工作时,系统无条件地将从站自动切换为主站,切换时间≤30ms。在此切换时间内,采用事件同步的机理,实现主从站的完全无扰动切换。

  在现场比较相对集中的地方设立了8个分机柜间,用来安装I/O卡件和I/O底板。由于相隔比较远并且工厂干扰比较严重,因此没有采用普通的DP双绞线连接,而采用冗余的光纤连接(双路环网),其光电转换设备使用西门子的OLM(光纤链路模块)来完成位于两个CPU上的DP接口分别与一条Profibus现场总线相连,实现CPU与现场I/O的冗余通信。两条Profibus-DP网线同时与ET-200M I/O站上冗余配置的IM153-2模块相连,这样输入输出信号通过冗余的IM153-2模块以及Profibus-DP网线同时与两个互为热备的CPU通信;当与主CPU通信的IM153-2模块出现故障时,系统并不实行CPU或Profibus-DP网之间的切换,而是自动通过另一条DP网将数据送到相应的CPU上,并通过光纤热备线将数据由从CPU传送给主CPU。从而最大程度减少了CPU的切换(CPU切换时可能会产生CPU同步时间差),提高了CPU的运行效率。IM153-2模板可在线更换,Profibus-DP网也可以在线更换,易于修复系统。

  一 企业系统结构

  整个工厂的控制系统建立之后,需要管理层与之相联系和管理。这就产生了建立在控制系统之上的管控系统或者称为MES系统。

  整个工厂自动化系统(见图1)分为三层结构,见图2:

 

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  (1)企业层(ERP系统):IBM DB2;

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  (2)车间层(MES系统):丝束管控一体化系统,与PCS7系统协同工作;SIMATIC IT平台与桥梁;

  (3)控制层(控制系统):西门子 PCS7 v6.0;I/O点数约1万点。

  二 管控系统

  将产品从生产到销售的每一个环节的信息均进入管控系统,并受到管控系统的监控,对于任何产生的质量问题,可以由管控系统进行对过程的分析,查找问题的根源。

  1. 管控流程

  a. 源头预防

  在原料采购,辅助生产设施(公用工程)中,这些子系统具有对特定环节的质量检验功能,可判别每个环节本身的质量是否符合要求,对可能影响产品质量的因素进行源头预防。贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓。

  与此同时,这些子系统负责将检测、采集的质量数据及关键工艺参数等信息保存到服务器,以便进行各种相关的质量分析。为确保原始数据的完整、准确,数据采集和输入具有"手动/自动"两种模式,可相互切换,一旦"自动"方式出现故障,可由操作员采用"手动"方式人工输入数据。

  b. 过程监控

  车间作业各系统除了完成本身的控制操作任务外,还负责提供管控系统所需要的实时现场数据,这些数据一方面在本地岗位实时地反映,另一方面,将被综合在一起,进入到管控系统之中,实时反映在中央控制室或其他指定的地点,使生产过程的质量得到全面的监控。

  c. 结果分析

  系统将提供多种质量统计分析报表及专业的质量分析方法,并提供相关多因素分析功能,使不同时间段的参数能在一起进行分析。


基于PCS的工厂控制和管理系统
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