水泥生產線論文
生產線就是產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。接下來是小編為您整理的水泥生產線論文，希望對您有所幫助。
0引言
伴隨著工業自動化和網路技術的日新月異的發展，無線通訊技術被越來越多地運用到工廠自動化應用方案中［1-10］。水泥生產線是生產水泥的一系列裝置組成的水泥裝置生產線，主要由破碎及預均化、生料製備均化、預熱分解、水泥熟料的燒成，水泥粉磨包裝等過程構成。水泥主生產線一般採用大型DCS系統控制，而堆取料機等需要移動的裝置一般採用小型PLC系統控制。
主生產線的自動控制需要配合堆取料機的執行，因此DCS的控制系統需要讀取PLC系統的實時資料並且寫入控制PLC的輸出，傳統的MODBUS或者Profibus-DP通訊雖然可以實現通訊的要求，但是卻要依賴於電纜的連線，這對於隨時需要移動的堆取料機控制系統來說並不適合。BESTWAY水泥專案的方案設計中藉助無線通訊裝置，通過無線通訊引數的設定和組態軟體程式設計處理，實現無線通訊，達到DCS控制系統與PLC系統進行資料交換的目的。
1無線通訊方案的系統配置
1.1系統硬體配置
無線通訊的系統網路配置，其中工程師站用於軟體組態和編譯下載，DCS主控器為中控ECS-700系統（CPU為FCU712），乙太網通訊模組為COM742，二者通過E-BUS匯流排網路連線。水泥生產線的控制室距離現場堆取料機的駕駛室將近500m，採用多模光纖和光纖跳線連線網路交換機。煤粉和混合原料兩套堆取料機共需要4套PLC，兩組6臺無線通訊裝置,無線通訊距離在80m之內。
1.2無線通訊裝置配置
無線通訊裝置AP模組（APC2M-EXT），是一款高效能、高穩定性的2.4GHz無線多用途產品。產品輸出功率最高可達30dBm，內建802.11nMIMO無線核心，並配備兩個N型外接天線介面，可連線雙極化天線，其外殼符合IP-65防護標準，適用於需覆蓋廣泛面積的應用。
APC2M配備可靠、先進、功能豐富的作業系統，且向下相容802.11b/g品。該無線通訊系統需要兩組共6臺AP模組，AP1~3為一組，AP4~6為一組。AP-1和AP-4為無線通訊裝置的主伺服器端，AP2~3以及AP5~6為客戶端。每臺AP裝置有一套電源轉換器，輸出有兩個網口，其中標有POE的網口用網線連線AP裝置，另一個標有LAN的網口可連線個人電腦，通過電腦進入無線通訊裝置網站瀏覽器頁面對每臺AP進行配置。煤粉堆取料機的主伺服器端AP的IP地址設定為，兩臺客戶端AP的IP地址設定為和，ID名統一命名為GCS-A。
混合原料的主伺服器AP的IP地址設定為，兩臺客戶端AP的IP地址設定為和，ID名統一命名為GCS-B。DB增益統一選擇為5DB，每一組三臺AP裝置的通道選擇保持一致，功率選擇為最大。密碼選擇個人WAP2，並且設定一個口令以便維護。設定完畢後，可將每組主伺服器AP裝置連線個人電腦，通過網路拼通的方式檢測與其他兩臺客端AP無線通訊是否良好，也可檢視模組上的通訊指示燈顯示。待檢測通訊狀況良好之後，可將兩臺客戶端AP模組的LAN網口分別連線兩臺PLC的CPU模組的網口。
2無線通訊方案的軟體設計
2.1PLC系統通訊設計
兩套堆取料機系統由中控的PLC產品G3系統控制，在G3系統的應用組態軟體中會自動分配給每臺PLC一個網路IP地址。為了便於區分各臺PLC的每一塊IO模組，需要用個人電腦連線各個IO模組的網口進行人為設定硬體地址。煤粉系統的兩套PLC的CPU模組分別設定為002和008，混合原料兩套CPU模組地址分別設定為014和021。無線通訊的控制要求：DCS需要實時讀取每臺PLC的64個數字量DO輸出值以及寫入控制其他32個DO的輸出。
2.1.1分配通訊資料的緩衝區在G3系統中，需要分配通訊資料的緩衝區，用中間變數M278.0~M285.7作為64個DO通訊資料緩衝區，其通訊地址為5000~5063，中間變數M286.0~M289.7作為32個DO通訊資料緩衝區，其通訊地址為5064~5095。可自定義變數REG-SED-001~064，表示從G3系統傳送給DCS的緩衝區變數；自定義變數REG-REV-001~032，這32個數據表示從DCS傳送到G3系統的緩衝區變數。另外可增加32個變數spare02-001~032來接收從DCS傳送來的寫入控制變數。
2.1.2程式設計處理設定完通訊資料緩衝區，還需要程式設計處理資料的交換：
（1）通過程式設計將G3系統的DO點傳送給中間變數，通過中間變數通訊傳送到DCS系統顯示，將DO輸出變數Q20_0傳送給中間快取變數REG_SED_001。
（2）把從DCS接收到訊號傳送給中間變數，然後控制DO輸出,將含有DCS通訊資料的緩衝區變數REG_REV_001傳送到中間變數spare001，然後傳送控制DO輸出DO135變數。
2.2DCS系統通訊設計
水泥生產線的主DCS系統為ECS-700系統。乙太網通訊模組COM742-S是ECS-700系統的乙太網異構裝置接入模組，通過擴充套件I/O匯流排，利用標準協議（MODBUS/TCP協議）將使用同樣通訊協議的第三方裝置的資料聯入ECS-700系統，該模組可冗餘配置，以保證更高的可靠性。通訊引數設定在DCS的組態軟體中，可對通訊模組進行通訊引數設定。該通訊模組的IP地址設定為，並且需要對要通訊的4臺PLC的CPU模組的IP地址進行設定：煤粉的堆取料機的地址為和，混合原料的堆取料機的地址為和172.20.21。設定的原則是與之前CPU設定的硬體地址保持一致。
對每臺PLC裝置增加讀取和寫入命令。讀取命令需要設定通訊功能號為FC01，掃描週期時間為500ms,初始地址為5000，數量為64，位號型別為數字量DI輸入，意味著讀取64個PLC裝置的DO輸出變數；寫入命令需要設定通訊功能號為FC15，掃描週期時間為500ms,初始地址為5064，數量為32，位號型別為DO輸出，意味著寫入控制32個PLC裝置的DO輸出。可採用同樣的方法，給其他幾套PLC設定相關通訊引數。掃描新增位號在DCS組態軟體的位號編輯頁面中，通過掃描新增位號，可將上述增加的裝置的通訊通道掃描到新增的DI和DO通道中，為後續的實驗驗證做準備。
3實驗驗證
3.1DCS系統與PLC系統的資料通訊實驗
基於模擬現場進行賦值的方法對通訊進行實驗驗證，步驟如下：
（1）在PLC組態軟體中，程式設計賦值輸出64個DO變數，在DCS組態軟體新增的對應的輸入位號中檢視其狀態，是否與PLC系統中的輸出變數的狀態保持一致。將PLC和DCS系統的組態分別編譯下載後實驗。
（2）在DCS系統中對新增的32個DO位號賦值輸出，檢視PLC系統的對應的DO變數是否也隨之輸出，可在模組的DO通道顯示指示燈和程式中分別檢測檢視狀態是否保持一致。將PLC和DCS系統的`組態分別編譯下載後實驗。實驗結果表明，通訊效果良好，資料準確可靠，PLC系統與DCS系統的通訊收發時間差保持在一個掃描期內，完全滿足現場控制要求。
3.2無線通訊穩定性試驗
考慮現場堆取料機的環境比較惡劣，為了進一步測試無線通訊的穩定性，將AP模組之間的距離放置較遠，超過80m，且將主伺服器AP模組放置在相對封閉的環境，同時保證AP模組上的通訊強度燈仍然有較弱的顯示。實驗步驟為：
（1）從DCS系統輸出的32個DO變數中選取若干，強制輸出後，PLC系統得到命令，將對應的DO變數輸出。
（2）將上述PLC系統的DO變數輸出，通過通訊反饋傳送給DCS系統顯示。
（3）在DCS系統的歷史趨勢中分別增加從DCS系統主動輸出的DO變數和從PLC系統反饋得到的DO變數。通過迴圈1s強制輸出和關斷的程式設計處理，觀察一段時間內二者的趨勢是否保持一致。二者的歷史趨勢有1s之內的滯後時差，但狀態變化趨勢保持一致，考慮通訊程式掃描時間以及硬體反應時間滯後的問題，基本符合現場通訊穩定性要求。
4結語
該無線通訊方案在巴基斯坦境內的一條4000T/D的BESTWAY水泥生產線的改造中得到應用。還可以在以下方面繼續探索和研究：
（1）根據現場實際情況的控制要求，方案中的資料通訊只選擇了數字量DO輸出變數，可增加數字量輸入DI變數，以及模擬量輸入輸出AI,AO變數的通訊實驗，方法步驟基本一致；
（2）無線通訊距離是基於無線通訊裝置的能力，需要根據現場實際環境以及通訊距離的要求合理選擇無線通訊裝置，距離較遠以及惡劣的現場環境將會對無線通訊裝置提出更高的要求。
（3）可探索將此無線通訊方案應用於其他工業自動化生產中，使其發揮更大的作用。
