基于現場總線的電氣自動化設備控制分析

摘 要：近年來，隨著科學技術的快速發展，在工業領域中，現場總線控制系統憑借自身的優勢有著愈發廣泛的應用。電氣自動設備的正常運行離不開現場總線控制系統的控制與管理。本文將針對在現場總線基礎上所進行的電子自動化設備的控制做簡要分析。

關鍵詞：現場總線；電氣自動化設備；設備控制；分析

中圖分類號：S972.7+4 文獻標識碼：A

相較于DCS集散控制系統來說，FCS現場總線控制系統有著很大應用優勢，其中包括FCS現場總線控制系統有著較為簡單的布線方式以及實際結構，該系統可以實現可靠準確地數字傳輸以及其擁有者極為豐富的現場信息等等，因此，FCS能夠工業行業中取得較為突出的應用效果，尤其是在電氣自動化設備運行中，FCS的使用真正實現了車間級監控現場設備的分散式數字控制以及形成一定規模的現場通信網絡，使得現代工業電氣自動化設備的智能化發展更近一步。

1進行設備的有效控制與管理

通常情況下來說，可以將相應的設備工藝分為三個主要類型，第一個類型就是在進行設備操作時，只需要執行起停控制就可以了，其中包括皮帶運輸機以及攪拌電機、除塵器等等，進行該類設備控制的主要目的是為了保證其能夠在正常的使用過程中依照正常的操作順序執行開停車指令，若是出現設備故障或者是設備處于非正常運行狀態下時可以實現聯鎖停車行為；第二個類型就是在進行設備操作時需要執行調速行為相關設備，其中包括風機類以及給料機、泵類等等相關設備，對這類設備進行控制的主要目的是為了是實現針對設備運行過程中所存在的壓力以及流量、液位等等相應閉環控制所實施的參與行為，這樣做是為了時刻保持設備能夠正常穩定地運行；第三個類型主要說的是可以自成系統的相應設備，其中包括球磨機以及陶瓷過濾機、破碎機等等設備，一般來說，該類型的設備都是具備有很強獨立性的，其所提供的相應信息主要是用來進行設備監測以及實施較少量的有效設備控制行為。

針對第一類型以及第二類型設備來說，能夠與其直接進行連接的控制設備包括軟啟動器以及馬達保護器、變頻器等等相關控制器設備。這些控制器能夠進行指令接收，這些指令主要是由DP總線發送出來的，與此同時，這些控制設備還能夠將其所連接的相關設備的運行信息以及實際的故障情況及時進行反饋，PLC接收到這些反饋信息以后，則可以在上機位處的監控畫面中實現相關設備狀態的顯示。在具體的上機位畫面中含有較為豐富的數據信息，其中包括設備的實際運行狀態的相關信息以及趨勢曲線、設備的起停操作界面情況等等信息內容，若是針對數據庫中的信息進行有效的統計、分析與處理，則能夠活得生產運行設備的歷史曲線、電量水量統計情況、臺時以及整機效率計算等等，如此一來，便能真正實現工程運行過程中的設備智能化管理以及全程可視化監控。由此可以知道，電氣自動化設備的主要控制順序為上位機到PLC到控制器到現場設備。

2控制器與現場設備

對現場設備的電氣控制分為就地和總線兩種方式。就地控制時，現場設備起停依賴于動力站的變頻器、軟起動器、馬達保護器等控制器接收安裝在設備近旁的就地操作箱上的起停按鈕或頻率給定裝置發出的信號；遠程控制時，設備起停則依賴于控制器通過DP總線接收的上位機畫面發給PLC的指令。無論這兩種哪種控制方式，PLC都可以通過DP總線讀到控制器中存放的設備運行或故障狀態。就地和總線切換過程要使設備平穩的保持原有狀態，這種保持，除了像軟起和馬達保護器這些工頻運行的設備不能因轉換而停車或啟動外，對于正在以某個頻率運行的變頻設備，切換時還要維持運行頻率不變，即無擾切換。由于總線控制的加入，在外部電路及參數設置方面對切換電路予以充分考慮，使得就地/總線無擾切換比用DCS方式更加可靠。

3 PLC與控制器

為對不同控制方式的電機進行統一管理，PLC中設置統一的電機控制變量，包括電機控制類型、控制字、狀態字、頻率設定、頻率反饋、電機電流、電機功率、故障代碼。其中電機控制類型中顯示變頻器控制、軟起動器控制、電機保護器控制、普通電機控制等信息。控制字中包括起停電機、故障復位。狀態字包括運行，停止、總線，就地、故障、急停、合閘/分閘等信息。頻率設定和頻率反饋對應于變頻器，電機電流、功率、故障代碼對應于所有總線控制設備。故障代碼是FCS較DCS優勢之處，PLC通過總線讀取故障代碼后，可以對現場裝置進行遠方診斷，快速判斷故障原因，排查故障。

4上位機與PLC

上位機與PLC的通訊，采用DAServer作為接口，DAServer根據設定時間比如1000ms來讀寫需要與PLC交互的數據。上位機則是以事件形式讀取接口中的數據。這些數據信息的讀寫，需要上位機進行解碼及編碼，以對應到特定位，實現PLC中控制字及狀態字在上位機畫面的顯示。對于自成系統的如球磨機等設備，由于自身存在很完備的監控系統，通過通訊讀取需要特別關注的參數以顯示在畫面中。如球磨機的潤滑油站、離合器、慢驅電機、主電機等的狀態、報警等信息，軸瓦及定子溫度、油壓油流、振動等信息，陶瓷過濾機的循環泵、加酸泵、真空泵等相關信息。

5上位機與服務器

進行上位機與PLC的有效通訊能夠實現畫面獲取設備實際運行的具體實時數據，要是想獲得較為關鍵的設備性能指標以及設備的歷史性生產數據，則應該從服務器中實現獲取。具體來說，整個過程就是各個PLC設備可以將總線傳送的相關設備生產數據在服務器上jinx那個存儲，然后，上位機則可以利用相應的報表分析工具ActiveFactory來進行服務器上所存有的歷史數據的有效讀取，這樣可以實現對具體的設備生產信息的跟蹤，從而方便進一步地采取分析計算以及處理措施，最終得到所學需設備歷史數據，比如說，用水量、耗電量等等。

綜上可知，在現場總線的基礎上實施有效的電氣自動化設備控制能夠實現企業工廠生產效率以及故障應對能力的合理提升，實現整個設備運行過程的完善與優化，從而提高企業社會經濟效益。

參考文獻

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