隨著我國經濟的飛速發展，水泥行業也得到迅速發展。水泥產量得到大幅度的提高，回轉式水泥包裝機以其包裝速度快、效率高等優勢越來越被更多的廠家所接受，也成為了各水泥設計院包裝車間設備的主要選型產品。

隨著水泥廠自動化程度的提高，水泥廠對各種設備分散控製集中管理（DCS）的需求越來越高。回轉水泥包裝機在被大量選用的同時，在電氣控製方麵也逐漸顯露出一些問題。如：雖然包裝機能夠獨立工作，但中控對包裝機的工作狀況不能作到實時監測；在中控室不能遠程直接控製包裝機的工作；對包裝機及配套輔機也不能進行監控。各水泥設計院在做水泥廠新線設計和老線改造過程中，也充分考慮了這種需求，要求在中控室能夠有效的對水泥廠各種設備的運行狀況、主要技術數據進行監控。對於回轉式水泥包裝機及其配套輔機，要求能夠接受來自中控室的各種指令，同時將相關信息送回中控室，具體要求如下。

1、回轉式水泥包裝機在運行的過程中，能夠將運行、停止指示信號；包裝機的回轉速度等信息反饋到中控室。

2、在停車狀態下，可以提供回轉包裝機的備妥信號。

3、在運行過程中如果出現故障，可以向中控提供故障信號。

4、中控在收到備妥信號後，可以遠程啟動、停止包裝機。

5、遠程優先模式，中控掌握包裝機的控製權，中控可以根據需要在遠程和機旁之間切換自動包裝機的控製模式。

6、機旁優先模式，水泥包裝機的控製權掌握在機旁，可以通過機旁控製箱在遠程和機旁之間切換水泥包裝機的控製模式。

7、將中間倉料位信號傳到中控室。

8、可以將配套輔機的運行、停止狀態信號傳到中控室，在中控室也可對配套輔機進行啟動、停止等控製操作。

根據水泥廠與設計院的具體要求，我們在包裝機及配套輔機的電氣控製中采用了Profibus-DP總線，成功解決了上述問題。

一、PROFIBUS-DP總線介紹

PROFIBUS是PROCESSFIELDBUS的縮寫，是由SIEMENS等公司組織開發的現場總線技術，先後成為德國和歐洲的現場總線標準，並於2000年成為IEC61158現場總線國際標準之一。我國於2001年正式批準PROFIBUS為機械行業工業控製係統用現場總線國家標準，標準號為JB/T 10308.3-2001。

PROFIBUS-DP是一種用於工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控製的PROFIBUS現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控製和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。

二、係統硬件組成

根據PROFIBUS-DP的特點和水泥廠、設計院的具體要求，在包裝現場我們組建了一個PROFIBUS-DP從站，構成如下：一台西門子的S7-200係列PLC（可編程邏輯控製器）CPU224、一台EM223(數字量擴展模塊)、一台EM231（模擬量擴展模塊）和一台EM231（PROFIBUS-DP擴展從站模塊）。在從站中，我們將回轉水泥包裝機、電振篩、給料機、接包機、清包機、順包機等各種配套輔機的狀態和控製信號接入PLC，由PLC控製對這些設備進行控製和監測。通過EM231模擬量擴展模塊，可以將模擬量輸入轉變為數字量，用於包機轉速、中間倉料位等信號。中間倉料位信號是通過荷重傳感器和變送器，通過與中間倉內料位的高低成正比的4-20mA電流信號采集中間倉料位；從變頻器采集與包裝機旋轉速度成正比4-20mA電流信號。通過EM277模塊用PROFIBUS-DP協議將係統連接到全廠的PROFIBUS-DP總線上，使得包裝機及輔機的控製係統成為一個PROFIBUS-DP從站，從而實現中控室對包裝車間的協調和控製，達到整廠分布式控製的要求。

三、係統軟件部分

從站的硬件組建完成後，需要對PLC進行編程來完成從站的控製與通信功能。為了實現與上位機的通信，PLC在內部V數據區指定讀、寫兩段位存儲單元，作為通信專用存儲區。PLC將需要上傳的信息如：水泥包裝機的工作狀態、旋轉速度、各配套輔機的工作狀態寫入寫數據區，由上位機來讀取。上位機將下達的指令如：水泥包裝機的啟、停，輔機的啟、停等寫入讀數據區供PLC讀取，接收指令。

上位機根據變量表分析各變量所代表的內容，使用WINCC、組態王等各種組態工具軟件編製用戶應用程序，可直觀的看到各設備的運行狀態。

四、係統工作流程

從站組建完成後，係統對包裝現場的回轉包裝機及配套輔機有兩種控製模式：本地控製和遠程控製。

當從站處於本地控製模式時，與傳統的控製相同，由包裝工控製包裝機及配套輔機的啟、停。PLC掃描全部設備的工作狀態，存儲到內部指定的存儲單元，供中控室的上位機來讀取；當從站處於遠程控製模式時，中控掌握設備的控製權。在接到現場的備妥信號後，中控可以隨時發布啟動和停止命令，控製現場的包機和配套輔機的運行。

為了保證水泥包裝機的安全運行，防止包裝設備啟動時發生事故，當從站工作在遠程控製模式下，中控室對包機及配套輔機的啟動控製，必須要有從站發出的備妥信號，如果從站尚未發出備妥信號，暫不執行中控的命令，而是當備妥後予以執行。從站的備妥信號是在具備包裝機變頻器“備妥”和現場工作人員準備好後發出“備妥”信息後才發出的，而且從站在執行中控的遠程運行命令前，先發出聲光報警並延時一短暫的時間，提醒現場操作人員撤離到安全位置，從而保證了他們的安全。包機及配套輔機啟動後，操作人員在現場可以按下“申請停機”按鈕申請停機，由中控決定是否響應申請。與本地控製相同，PLC掃描、存儲各設備工作狀態，和料位、轉速等模擬信號，存儲到指定數據區等待中控上位機讀取。

在包機旁的手動控製箱上設有“急停”按鈕，不論設備處於哪種控製方式，按下“急停”按鈕，包機和所有的相關輔機停止工作。“急停”取消後，恢複到停止前的工作狀態，從而增加了從站應對突發事故的能力和安全係數。

五、應用效果分析

將PROFIBUS-DP總線技術引入到包裝機的控製中後，極大的提高了水泥廠包裝車間的自動化程度。由於采用了標準化的協議，所以很容易與水泥廠現有的控製總線實現接口。配合總線上位機內的組態軟件程序，在中控室可以直觀的看到各種設備的工作狀態，也可以通過敲擊計算機鍵盤發布命令或通過鼠標點擊軟件組態的各種按鈕，輕鬆實現對包裝機及配套輔機的各種控製。一旦有設備出現故障，在中控室就能及時發現，降低了設備維護人員的勞動強度，及時維修保障生產的順利進行。經過在多家水泥廠的現場實際使用，本套係統達到了設計目的，滿足了水泥廠和設計院的要求，得到了用戶的一致看好。

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