關于FCS的電氣自動化設備管理系統研究

　　摘 要：當今世界科學技術的發展日新月異、發展速度越來越快，在單項科學技術得到迅猛發展的同時，各項科技之間的融合的趨勢也越來越明顯，特別是網絡技術、管理技術和信息技術之間的融合更加突出、更加重要，對于電氣自動化管理的功能作用也非常大。本論文主要介紹了利用FCD中的Profibus-DP總線來進行電氣設計的智能化管理，通過現場設備的數據采集、集中控制、設備管理、無擾切換電路設計等，從而實現增強系統的可維護性、降低生產相關操作的難度和強度，通過這些技術在實際生產操作中的應用，體現出FCS的優勢。
　　關鍵詞：FCS 電氣自動化 管理系統
　　中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0130-01
　　FCS現場總線一種雙向的串行鏈路，其主要是功能就是連接上層自動化控制設備和控制設備，FCS現場總線的布線比較簡單，結構也比較簡單，而且其數據傳輸十分準確，現場信息比較豐富，因為其具有這些諸多優點，所以FCS現場布線在自動化控制得到了越來越廣泛的適用。該現場總線所具有的多點通訊、雙向傳輸功能、全數據化的格式等對以前的工業生產中被廣泛應用的DCS系統逐步進行了取代。Profibus-DP標準是本論文所采用的標準，是一種在現場設備層數據通信和控制中使用的現場總線，可以為實現現場工藝設備智能化和工場綜合自動化提供一種十分簡便易行的解決策略。
　　1 設備控制與管理
　　在本文中所提到的工藝設備主要是三種：第一種也就是哪種僅僅需要發揮起、停等控制的簡單設備，主要是攪拌機、皮帶運輸機和除塵器等。進行起、停控制的主要作用是為了保障能夠進行正常的開車、停車和在開車過程中發生特殊故障不能繼續強行運行的時候進行緊急的連鎖停車，以便避免造成重大損失。第二種是除了能夠進行起、停控制之外還能夠進行對速度進行控制的設備，主要包括給料機、泵類、風機類等相關的設備。對速度進行控制的目的是可以參與到流量、壓力、液位等閉環控制當中，從而實現運行工況的穩定。第三種是能夠自成系統的更為高級的設備，比如陶瓷過濾機、球磨機、破碎機等等。第三種設備相對來說比較獨立，其信息主要是具有一定的控制之外，主要是進行監測。在上述三種設備中，和第一種和第二種設備進行相連的是馬達保護器、軟啟動器、變頻器等控制類的設備。PLC通過DP總線發出了相關的指令之后，這些控制器能夠接收到信息并將接收到的信息反饋至PLC，并在監視器上顯示出相關畫面。
　　2 控制器與現場設備
　　總線和就地兩種方式都可以對現場設備電氣進行控制。在進行就地控制的時候，現場設備的起、停都必須依賴于動力站的軟起動器、變頻器、馬達保護器等控制器接收安裝在設備屏邊的就地操作箱上的起、停按鈕或者頻率給定裝置發出的起停指令；總線控制就是遠程控制，在進行遠程控制的時候，設備的起、停卻依賴于控制器通過DP總線接收的上位機畫面發給PLC的起或者停的指令。總線控制和就地控制兩種方式中，無論是總線控制還是就地控制，DP總線能夠讓PLC讀到機器的故障狀態。機器操作者在就地控制和總線控制兩種方式的轉換過程中必須使機器及其其他相關設備保持在原來的平穩狀態，不能應為兩種方式的轉化而導致相關設備自行啟動或者停車，并且，在轉換的過程中還必須保持變頻設備的運行頻率不因為轉化而導致改變，也就是說要做到無擾切換。
　　而上述的無擾切換所需要的電路設計，人們在尚未使用FCS系統的時候一般是通過遠程控制的就地切換繼電器、主回路接觸器通斷時間差來確保遠程就地切換在一瞬間設備啟動賄賂或者運行回路不發生斷電現象。
　　3 PLC與控制器
　　控制器最為主要的是包括了軟起動器、變頻器以及馬達保護器等。人們需要通過設置控制器的參數來實現總線控制。相關參數主要是頻率、功率因素、電流、額定電壓和總線的地址等設置之外，人們對變頻器還得設置斜坡、慣性等起停的模式、頻率源、控制信號源、加減速時間等；而軟起動器則得設置電壓、力矩等起停模式、保護類別、限流倍數、輸入輸出功能、升降壓時間等；馬達保護器應當設置控制設置、保護設置以及操作模式等。人們可以在控制器的鍵盤上進行初始設置，這樣操作起來也比較簡便。當然，也完全能夠由PLC通過DP總線來修改和設置控制器的參數，在此種情況下可以對控制器的特性進行連續的、全程的控制和監測。
　　為了對相異的控制方式電機開展統一的控制和管理，PLC之中設置了統一的電機控制變量，這些控制變量主要包括了電機功率、狀態字、電機控制類型、頻率設定、電機電流、控制字、故障代碼、頻率反饋等。其中，電機控制類型中可以顯示普通電機控制、變頻器控制、電機保護器控制、軟起動器控制等有關信息。控制字中主要包括了故障復位和起停電機。狀態字主要包括了故障、急停、總線/就地、合閘/分閘、運行/停止等有關信息。頻率反饋和頻率設定相對應于變頻器，而故障、功率、電機電流代碼則相對應于所有的總線控制設備。
　　4 上位機與PLC
　　上位機和PLC的通訊，通常使用DAServer作為其接口，DAServer根據設定時間比如1000ms來讀寫需要與PLC交互數據。上位機讀取接口中的數據是以事件的形式來進行讀取的。上位機對于接口中相關數據信息的讀取或者寫入的過程中，必須由上位機對其數據信息進行編碼和解碼，只有這樣才能對應特定位，從而使PLC中的控制字及其狀態字在上位機的畫面上現實出來。而對于那些能夠自成系統的比如球磨機等設備來說，因為其本身具有十分完善的監控系統能夠，所以其能夠通過通訊讀取所需要的特別關注的相關參數并且現實在上位機的畫面上。
　　5 上位機與服務器
　　上位機和PLC兩者間的通訊能夠讓畫面獲取設備開展運行實時數據并即時現實在畫面上。如果需獲取生產的歷史數據以及其他比較關鍵的性能指標的話，那么，也就需要從服務器中獲取數據信息。各個PLC設備把總線傳輸的與生產密切相關的設備數據存儲到服務器，上位機利用ActiveFactory分析報表工具讀取服務器的歷史數據，以跟蹤生產信息并對信息進行計算、分析和做適當的處理，從而獲取生產設備的整機效率、歷史曲線、耗電量、臺時、用水量等。工廠過程的數據實現了可視化之后，機器設備和其他管理人員可以在詳細的數據趨勢及信息基礎上采取行動，進而對生產的過程進行進一步優化。能夠自動生成數據報表各設備管理報表，從而實現提高生產績效的目的。
　　6 結語
　　本文利用FCS（現場總線控制系統）中的Profibus-DP總線在工廠的實際應用，從現場設備、控制器、PLC、上位機以及服務器等方面，介紹了FCS對電氣設備無擾切換控制及自動化設備管理的實現方法。
　　參考文獻
　　[1]劉幼光，黃正.淺析設備管理存在的問題與對策[J].江西冶金，2005（1）.
　　[2]周萬珍，高鴻斌.PLC分析與設計應用[M].北京：電子工業出版社，200