管带智能控制系统设计
简要阐述了分布式I/O的基本原理，结合具体案例，分析了分布式I/O在管带智能控制系统中的应用优势。
关键词：分布式I/O;PLC技术;管带智能控制
长距离管带因绿色环保、布置灵活、经济性优而广泛应用于工、农、矿业散料及成品的输送领域。管带输送系统距离长、设备分散，采用传统的集中式PLC控制系统成本高，网络架构复杂，已不能满足生产需求。而分布式I/O具有可靠度高，易于编程组态，网络布线方便等优势，适用于长距离管带行业，采用一根通信电缆代替多根控制电缆，节约电缆及电缆通道成本，且性价比远高于类似原理的DCS控制系统。
1分布式I/O基本原理
分布式I/O系统是指通过以太网、总线等通信模块集成分布式I/O以及通过AS-i主站模块或连接器连接I/O。I/O站作为每个I/O系统下连接的单独子站，其中带相应通信协议的仪表(如PN等)也可以连接到一个I/O系统，作为一个I/O站。西门子PLC分布式I/O系统是指通过PROFINET、PROFIBUS或Modbus等通信模块集成分布式I/O，以及通过AS-i主站模块或连接器(例如IE/PBLink)连接I/O。I/O站就是每个I/O系统下连接的单独的子站，如所有PN仪表可以连接到一个I/O系统，每一个仪表就是一个I/O站，可实现基于以太网、DP或RS485等通信对远程不同类型的开关量、模拟量进行采集传输和控制。长距离管带可采用基于光纤的PROFIBUSDP通信的分布式I/O，远程I/O从站通过DP通信协议实现与主站间的数据交换。编程人员通过CPU主站下载程序，可同时对远程I/O从站进行组态、编程、调试及诊断。
2案例分析与设计
2.1案例概况
某码头至电厂输煤工程，共采用1条5.8km管带及2条小皮带机进行运输，控制系统由西门子400系列冗余PLC+ET200M分布式远程I/O构成，网络架构如图1所示。本工程主要控制设备包括管带机尾部TH2转运站：2台变频电机(与PLC采用DP通信)、照明配电箱、转运站轴流风机、速度检测等皮带保护装置、管带机沿线拉绳开关(采用DP地址编码);头部TH4转运站：干式变/高/低压配电柜、4台变频电机(与PLC采用DP通信)、减速机、布袋除尘器、空压机等;TH0转运站：2条皮带机相关控制设备，如变频电机、皮带保护装置等。整个工程控制设备繁多，若采用传统PLC控制，控制电缆、电缆通道成本将大幅增加，且网络架构复杂，系统集中控制难度加大，稳定性降低。故采用西门子400系列PLC+ET200M分布式远程I/O+WinCC上位机构成完整的智能控制系统。根据网络架构进行系统硬件设计、PLC编程及上位机组态工作。
2.2系统设计
上位机布置于码头TH2转运站附近，故TH2转运站作为PLC主站，以减少上位机与CPU直接通信距离;TH4转运站设置远程I/O柜1，由于I/O点数较多，柜内共2个机架。TH2主站至TH4远程I/O柜1距离约5.8km，采用铠装单模光纤通信;TH0转运站设置远程I/O柜2，至TH4转运站距离仅280m，故采用DP通信电缆连接。为提高系统安全性，本项目采用西门子400系列，CPU、通信冗余配置;根据各转运站I/O点数PLC模块清单如表1所示。
2.3系统智能化
控制系统采用STEP7软件编程，通过梯形图语言集中对PLC系统主从站进行编程、下载、调试，可在线诊断系统问题。PLC通过以太网模块与上位机通信，采用西门子WinCC组态软件，根据工程实际添加画面及运行参数，设置以太网IP等实现与PLC通信，通过WinCCChannelDiagnosis检测通信是否成功建立。WinCC通信检测如图2所示。通信成功后，通过点击上位机画面或调用曲线，可实现系统远程智能控制。系统将设备模拟画面和实时数据相结合，增强了输送机设备、设施数据的可视性，有效解决了长距离管带项目就地操作效率低、运维工作量大的难题。
3结语
本文通过实例对基于分布式I/O的管带智能控制系统进行了分析阐述，通过分析可知，采用远程分布式I/O方式，可大幅减少操作台、现场I/O点控制电缆的长度，同时也缩短了数字量、模拟量信号的传输路径，降低了信号的损失和衰减，提高了信号的可靠性和准确性。结合工程实际使用，论证了远程分布式I/O在长距离管带项目中的优势。
[参考文献]
[1]王延涛.PLC技术在电气自动化中的应用分析[J].企业科技与发展，2018(11)：121-122.
[2]高红萍.西门子Profinet通信在电缆生产线控制系统中的设计[J].金属加工(冷加工)，2019(11)：3-4.
[3]孙智宗.基于西门子PLCS7-300的自来水厂自动控制系统的研究与设计[J].通信电源技术，2019(10)：43-44.
作者：舒晓媛 单位：福建龙净环保股份有限公司
转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/zhinenkexuelw/21491.html
