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西门子产品及技术在场务监控上的应用

西门子产品及技术在场务监控上的应用 2011年12月09日 来源： 1 引言

----某家大型的跨国公司主营业务为生产和经销电子元器件,其中又以生产二极管,半导体可控硅为主。该公司在中国有一家的大型独资企业,以生产汽车,计算机等产品所需二极管为主。二极管是比较简单的电子器件,单只的体积小,价格低廉,但其生产工艺确并不简单,并且在生产过程中对环境条件的要求十分严格,比如环境温度.空气湿度等。一旦这些条件不能满足,就会生产出的不合格产品,又由于此种产品的特性决定了它不可能全部精确检验,因此不合格产品就会导致其它产品的质量问题,所谓"千里之提,毁与蚁穴"就是这个道理。

----为了确保产品质量,从而进一步增强产品市场竞争力,该公司委托我们为其设计并实施一套厂务监控系统,将全厂的生产辅助设备的工作状态以及生产环境等参数集中监视起来,使设备管理人员能够及时了解设备状况及生产情况,从而能够及时调整生产环境,排除设备隐患,使产品质量充分得到保证。

2 信号组成

----厂务系统主要包括生产辅助设备及辅助条件,这里不包括元器件的生产设备。该厂半导体的生产主要需要以下一些辅助设备及条件:

工厂配电设备. 负责在冬天保持环境温度的锅炉供水系统. 负责在夏天平抑环境温度的空调系统. 冷却水及冰水系统. 为保持空气温度及相对湿度而建立的新风系统. 生产设备所需的压缩空气 生产设备所需的高压水 消防系统 ---- 以上系统所需采集的信号大致可分为以下几种:

压力信号 流量信号 液位信号 温度信号 湿度信号 露点信号 电压,电流信号 功率,功率因数,电量信号 3 技术构思

----根据用户要求及现场情况,我们决定采用西门子公司S7-400型PLC承担信号采集工作,又根据现场将要采集的信号位置分散的特点,采用了西门子公司Profibus现场总线中的远程I/O即DP技术。各传感器信号就近接入Profibus子站,这样可以最大限度的减少现场接线工作,并且因为走线距离短,可以减少信号衰减和各种干扰对信号的影响。

----作为监控系统的核心的人机交互系统,我们采用西门子工业控制计算机和工业显示器作为人机交流的物理介质,计算机上除运行Windows NT操作系统外还运行西门子公司Windows Control Center组态软件作为人机界面,通过计算机屏幕将组态的信息以文本,画面,报警等多种形式呈现给管理人员。为了对生产及设备进行更好的管理,拟运用WinCC的数据归档功能将所有监控的信号做为期一年的存档,这样,用户可以随时查阅过去一年与生产有关的参数的值及其变化曲线。

4 网络结构及网络特性

----监控系统的主干网络采用Profibus网络, Profibus现场总线网络共有三种协议方式,分别为FMS,DP和PA。我们本次应用的为DP方式。DP网络结构为主从结构,一条DP网可包含一个主站和最多126个从站, 网络传输距离在不使用中继器的情况下可达到1000米,传输速率从9.6Kbit/S一直到12Mbit/S可选。网络传输速率达到12Mbit/S 时其传输距离最长为100米。

----本监控系统的Profibus DP主站为S7-400PLC,从站是分布于全厂的8个ET200M子站,它们之间通过标准的屏蔽双绞线连接,其中由于第5与第6和第7号站之间的距离比较远,为保证通讯速率及可靠性,我们在这三个子站之间增加了两个中继器以确保设计传输速率1.5M。作为监控系统的主要组成部分的工控机,它在物理上也挂接到DP现场总线上,但它与作为网络主站的PLC之间的通讯不再是DP协议,而是S7协议。

----在所监控的设备中包含有ATLAS公司的空压机和施耐德公司的中压控制器,此两种设备中预装有施耐德公司的MODBUS通讯模板,为在实现功能的前提下尽量减少用户的负担,我们采用西门子公司的CP341通讯模板直接与此两种设备通过MODBUS协议进行通讯,MODBUS网络结构与Profibus DP网络结构类似也为主从结构,一个主站可以连接32个从站,通讯速率为9.6Kbit/S到38.4Kbit/S可选。当然如果能在两种设备中增加Profibus DP通讯模板将会使网络结构更加合理,.工程实施更加方便,但考虑到合理利用现有资源,我们还是采用了前一种方案。

----整个监控系统的网络结构如下：

5 通讯网络配置

----网络配置分为软件配置和硬件配置两部分,软件部分通过STEP7编程软件对S7-400 CPU414-2DP进行配置包括通讯速率,子站数量及站地址等。当软件配置完成后,各接入的监控信号在CPU中的对应地址将会自动生成。硬件配置主要是将各ET200M子站的接口模块IM153上的地址拨码开关设置成与软件设置相同。MODBUS的软件设置较复杂,除了要设置通讯地址及通讯速率外,因为是用CP341做主站,因此还要对CP341做特殊的设置,包括对CP341进行驱动程序下载(LOAD DRIVER)。此监控系统中的MODBUS网络在物理介质上也采用了屏蔽双绞线,在总线的末端接入120欧姆做为终端电阻。

6 监控功能简介

----本监控系统将监控内容

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