基于网络的炼胶消费线智能控制系统研发.docx

基于网络的炼胶消费线智能控制系统研发ronggang导语：本文针对现有炼胶消费线控制系统存在的问题和企业信息化开展的需要，介绍了利用自行开发的智能控制系统对传统炼胶消费线进展基于网络的系统改造摘要：本文针对现有炼胶消费线控制系统存在的问题和企业信息化开展的需要，介绍了利用自行开发的智能控制系统对传统炼胶消费线进展基于网络的系统改造，综合考虑了改造本钱、系统实时性、可靠性、可扩展性和消费质量的在线预测和故障的在线诊断等几个主要因素，进步了系统的智能化程度和开放性。关键词：炼胶消费线，控制网络，智能控制Abstract:Aself-developmentintelligentcontrolsystembasedonindustrialnetworkformixinglineisintroducedinthispaper.Thesystemisusedtochangetheoldsystemundertherequirementofthedevelopmentbasedoninformationtechnologyandtheproblemwiththeoldsystem.Manyimportantfactorsaretakenintoaccountsyntheticallyinthenewsystem,suchasreconstructioncost,real-time,reliability,expandability,onlinepredictionofqualityandonlinefaultdiagnosis.Theperformanceonintelligenceandopeningareimprovedcomparingtotheoldsystem.Keywords:mixingline,controlnetwork,intelligentcontrol近年度来，随着轮胎行业的迅速开展，各轮胎企业纷纷要求以信息化为根底对传统消费线进展改造以进步综合效率和决策的可靠性，但又要防止过大的一次性投资给企业带来负担和风险，因此，在现有设备根底上对消费线进展网络信息化改造成为当务之急。炼胶是轮胎消费经过一个非常重要的环节，炼胶消费线的运行质量直接影响到轮胎的质量、本钱和效率，为了知足炼胶消费的高质量、低本钱、高效率的要求，改善操作和监控环境，实现远程实时跟踪和工艺优化，进步密炼机消费管理程度，加大对炼胶消费线底层信息系统的网络化建立有着极其重要的意义。1问题及要求align=center图1炼胶消费线流程/align炼胶消费线一般包括上辅机包括胶料、粉料和油料的称量及投送系统、胶料混炼设备密炼机和下辅机胶片挤出、冷却和称量系统三大局部如图1所示。传统消费线这三局部的控制系统根本互相独立，控制也相对较简单，信息“孤岛化严重，系统难以实现工艺优化调整、消费经过在线监控和故障在线诊断预警。同时，炼胶消费环境极为恶劣：环境温度较高、大功率设备较多、粉尘及噪音严重、每一个炼胶周期较短一般25分钟，并且消费线上设备分布相对较分散。为了彻底改变这种场面，需要将三局部进展有机的整合，加强消费线子系统间的信息交换、进展智能化数据交融的研究是炼胶消费线改造的重点。针对炼胶消费线的特点及传统系统存在问题，在构建底层信息交换网络的时候应具有如下特点：1在干扰与被交换数据并存的环境下保证信息交换的实时性和可靠性;2改造经过需要保存绝大局部现有旧设备，但不同厂家不同时期的电气设备，其通信才能和通信方式参差不齐;3系统具备故障自诊断和预警功能，保证交换数据的可靠性和物理系统的平安性;4为了在线跟踪胶料质量，对胶料质量进展在线预测;5为了进步系统的综合性能，需要加大子系统间的信息交换才能;6需要考虑系统将来的可扩大性，尤其是与管理层进展信息交换。2系统硬件架构2.1系统通信方式确实定目前，工业消费中信息交换的根本技术主要有以通用串口为根底的串行通信如RS-232C通信、RS-422/485通信、现场总线通信和工业以太网。工业以太网固然具有很大魅力，但由于小信息传输费用比拟高、支持设备还不多、时间确定性和可重复性还没有根本解决等原因1，因此目前在底层信息交换网络中以前两种为主。RS-422/485由于采用了平衡差分电路，可以实现多点通信，并且抗干扰才能强、通信间隔远、通信速度较高，因此在工业数据通信中使用得比拟多2。现场总线FieldBus技术是近20年度来开展起来的一项工业IT根底技术，它是一种双向、串行、多节点的数字通信系统，以OSI参考模型为根底3，连接在总线上的智能设备分享信道，进展数据和信息交换。目前，现场总线几乎成了工业数据通信与控制网络的代名词1。Profibus现场总线是一个多种协议并存的现场总线技术，不同协议的数据在系统内透明传输4，是诸多现场总线中可以真正实现制造业自动化、经过自动化、楼宇自动化、电力自动化的一个综合解决方案，支持的设备越来越多，具有很好的扩展才能。在炼胶消费线基于网络化的控制系统改造中，我们选择了Profibus-DP作为底层控制网络的主体骨架，同时根据通信数据量、本钱等多方面综合考虑，局部设备采用了基于RS-485的串行通信方式。2.2系统硬件架构炼胶消费线需要处理信号主要包括：数字输入信号如设备状态信号、手动控制信号等、数字输出信号如设备运行的开关控制信号等、模拟输入信号如密炼机胶料温度、系统液压压力、上顶栓压力、粉料重量、油料重量、胶料重量、电机转速、主电机功率等信号、模拟输出信号如上顶栓压力、电机转速等。在消费现场一般需要的仪表有：多个重量显示仪表、多个温度显示仪表、压力显示仪表、功率显示仪表、电流表等。这些仪表多数具有一定的数字通信功能，所具有的通信方式如：RS-422/485、Profibus-DP等。在炼胶消费线的底层控制系统设计上以SiemensS7-300为主要控制器，以工控计算机IPC作为监控站，并通过以太网与管理层相联。现场控制层以Profibus-DP为纽带连接现场主要智能仪表和智能设备，少局部设备由于通信功能的限制或者基于改造本钱等综合考虑采用RS-485串行通信，加强现场各工位人员对消费信息的直观解析和交互功能。主站PLC负责与上级监控级IPC进展信息交换，同时通过Profibus与其它智能设备包括另外两台PLC通信，各S7-300控制器具有相对独立性，分别处理相应子系统的数字信号和模拟信号。同时，由于炼胶经过的复杂性，目前还难以实现无人自动化，而消费线一般分布在四个楼层，为了进步效率，减少不必要的故障，现场增加两个LED显示屏通过RS-485通信、一个显示器或者触摸屏，以方便不同的现场人员对消费信息的解析和交互需要，并与IPC直接通信。详细如图2所示。align=center图2炼胶消费线底层硬件架构/align3系统的软件架构前面讨论了基于网络的底层网络系统架构，这是本文研究的根底，而系统的智能化实现是本文研究的又一主要任务，包括进展系统的故障诊断、主要质量指标的在线预测、友好的人机交互和强大的数据库管理、工艺管理和与管理层接口等。为此，需要建立基于门尼粘度等反映混炼胶质量主要指标的预测模型和故障诊断模型。软件系统的详细框架如图3所示。align=center图3系统软件架构图/align系统IPC中的整个应用软件系统自主开发，通过该软件系统实现IPC对消费线工艺配方的管理、对底层控制系统下达消费方案、在线监控、消费经过数据库的管理、数据分析、远程现场信息的显示与交互对触摸屏、工艺优化建模和消费质量的在线预测、在线事故诊断及预警、与管理层进展信息交换。IPC通过CP5611卡与PLC主站Master通过MPI接口进展通信。整个IPC系统软件我们采用Delphi7.0在WindowsXP环境下开发，数据库采用SQLServer2000管理。4系统功能及特点通过应用本系统对传统炼胶消费线进展改造，炼胶消费线控制系统的综合性能得到了进步：1具有内容丰富的多点监控画面，并且可以进展远程交互例如可以在中控室可以在现场进展消费方案的下达等;2加大了必要信息的收集，子系统间信息交换和协调才能得到了大大加强，进步整个系统的运作效率和平安可靠性，有效降低了系统由于信息“孤岛化带来的消费风险;3上辅机系统即胶料、粉料和油料称量系统实现了手动、自动称量，并且配方修改方便、灵敏;4混炼系统除具备手动和普通的自动控制外，可以进展以质量为中心的智能控制，通过建立的门尼粘度在线预测模型在对质量进展预测，进而对混炼经过进展控制;5通过对通信网络、设备运行状态、经过控制状况和主要工艺数据进展实时跟踪，到达对系统的故障诊断和预警;6具备了与管理层进展信息交换的才能，走出了传统系统信息孤岛的场面;7同时系统具有较强的数据库管理和工艺配方编辑才能。5完毕语在以信息化带动传统产业的工业化进程中，对于环境恶劣、消费相对复杂的轮胎炼胶消费线进展网络化的应用研究，从软硬件系统的构建上提供了一种实在有效的解决方案，并且综合考虑了质量的在线预测、系统故障的在线诊断及预警、远程交互和与管理层接口等当前工业消费和技术开展迫切需要的问题，相对于传统系统而言，系统的智能化和开放性得到了大大进步，为其它传统消费线的信息化改造提供了一种参考。参考文献：1冯建平.现场总线与工业以太网.当代制造，200110：20242阳宪惠.工业数据通信与控制网络.北京：清华大学出版社，20033阳宪惠.现场总线技术及其应用.北京：清华大学出版社，20024赵广社等.基于现场总线技术的当代化水厂消费网络控制系统设计.计算机测量与控制，20023：1771795廖常初.S7-300/400PLC应用技术.北京：机械工业出版社，20056冯冬芹，金建祥等.现场总线技术开展回首.自动化博览，20031：35377唐济杨.现场总线与工厂底层自动化及信息集成技术.制造业自动化，20003：14188黄国东.采用现场总线等技术的综合网络建立.微计算机信息，200420：2223