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現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制在ABB DCS中的應(yīng)用

來(lái)源:安徽天康(集團(tuán))股份有限公司   2012年12月28日 12:39  

  1 引言

  abb dcs是瑞士asea brown boveri公司(簡(jiǎn)稱abb公司)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的集散控制系統(tǒng),它適用范圍廣泛,既可應(yīng)用于離散制造業(yè),如:機(jī)床、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè),更可應(yīng)用于大中小型連續(xù)性生產(chǎn)的流程工業(yè),如:石油、化工、火電機(jī)組、煉鋼、建材等工業(yè)。abb dcs系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì),通信都采用標(biāo)準(zhǔn)。abb dcs的軟件編程語(yǔ)言ampl(asea master piece language)是控制系統(tǒng)的一種編程模式,本文介紹abb dcs的體系結(jié)構(gòu)及其現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。

  2 abb dcs分布式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

  abb dcs集散控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的微處理器(33mhz的motorola 68020和33mhz的in80386、80486芯片)、crt圖形顯示技術(shù)、高速安全通信技術(shù)和現(xiàn)代控制理論,形成了以現(xiàn)場(chǎng)控制站(mp200、ac410、ac450系列和本地、遠(yuǎn)程i/o系列)、操作員站(as500 系列)、工程師站(master aid系列)、信息管理系統(tǒng)站(advant station系列)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接口站(master gate 系列)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(master bus系列)和其它計(jì)算機(jī)通信設(shè)備為基礎(chǔ)的,物理位置分散、系統(tǒng)功能分散、控制功能分散以及操作顯示管理集中的過(guò)程控制、過(guò)程決策管理的大型智能網(wǎng)絡(luò)。abb dcs的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分三層:(網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示)。

  

 

  圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

  3 信息管理網(wǎng)絡(luò)層

  可下聯(lián)9個(gè)控制網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)由類型為mb300的總線組成,總線傳輸速率達(dá)10mbps。

  4 控制網(wǎng)絡(luò)層

  控制網(wǎng)絡(luò)層由9個(gè)類型為mb300的總線組成。一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)可包括99個(gè)站(包括在局部控制網(wǎng)絡(luò)中的站)。在控制網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)mp200/1或ac450站都可下聯(lián)一個(gè)局部控制網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)局部控制網(wǎng)絡(luò)可包括9個(gè)類型為mb300的總線。mb300是一個(gè)高性能、串行、同步、半雙工的大數(shù)據(jù)量高速總線。它采用ieee 802.2邏輯鏈路制(llc)協(xié)議和ieee 802.3帶沖突檢測(cè)的載波幀聽(tīng)多路存取(csma/cd)的介質(zhì)存取(mac)協(xié)議,屬于ethernet型局域網(wǎng),總線可帶載45個(gè)節(jié)點(diǎn)。在不使用中繼器時(shí),zui大通訊節(jié)點(diǎn)距離為500m;使用3個(gè)同軸段、4個(gè)中繼器和2個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路時(shí)zui大通訊節(jié)點(diǎn)距離為2500m,總線傳輸速率為10mbps。

  mb300通過(guò)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)上位機(jī)的聯(lián)接以及與mp200等plc系統(tǒng)的通信。它一般遵循543規(guī)則,即由5段組成,4個(gè)中繼器(repeater)聯(lián)接,其中3段可以掛接設(shè)備,必須注意的是,只有在電纜的標(biāo)記處方可通過(guò)收發(fā)器(tranceiver)掛接設(shè)備,不同的設(shè)備聯(lián)結(jié)又采用不同的聯(lián)結(jié)電纜,如到pu510操作站用tk526電纜,而到控制站則選用tk576電纜。tranceiver 只能安裝在主干電纜段上的2.5米標(biāo)志處,在兩個(gè)線接頭間同軸電纜段上的tranceiver 間距應(yīng)為25米的整數(shù)倍,其聯(lián)接方式如圖2所示:

  

 

  圖2 mb300網(wǎng)絡(luò)連接圖

  t1、t2為終端電阻,其中只要一端接地,終端電阻為50歐姆,mb300總線為同軸電纜,具體又分為粗纜、細(xì)纜和光纜,作用各不相同,敷設(shè)同軸電纜時(shí),需注意與其它信號(hào)電纜的隔離,如距離信號(hào)電纜30cm以外,距離380v低壓電纜50cm以外,距離高壓電纜5m以外。mb300總線選用cs513接口卡,上面的3個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)s1、s2、s3分別用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)號(hào)、節(jié)點(diǎn)號(hào)、協(xié)議號(hào)的設(shè)置,其中的s1低四位用于設(shè)置主/從站的選擇,高四位用于設(shè)置協(xié)議號(hào),s2用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)號(hào),s3用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)。當(dāng)需要修改或通過(guò)故障信息找出故障原因,可以進(jìn)入工程師站進(jìn)行數(shù)據(jù)修改或通過(guò)故障代碼知道m(xù)b300總線的故障所在。了解影響mb300的通訊因素,針對(duì)這些因素逐一分析。

  5 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)層

  5.1 mfb(master field bus)總線

  mfb總線屬于現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)總線,它于mp200、mp90、s400i/o、opc(小型控制站)及傳動(dòng)系統(tǒng)之間。 mfb通訊總線采用同軸電纜、雙絞線,它聯(lián)接ci520/ci525/ci526通訊接口模塊與dstc452 modem ,每根雙絞線線端必須隔離開(kāi),其中一個(gè)端頭的屏蔽層必須接地,mfb的通訊速率為375kb/s,其電阻為75歐姆,其硬件配置圖如圖3所示。mfb的相關(guān)系統(tǒng)信息從工程師站獲得,大體順序?yàn)闀r(shí)間、信息型號(hào)、代碼、任務(wù)號(hào)、順序號(hào)、數(shù)據(jù),主要它表現(xiàn)有以下幾種狀態(tài)。

  代碼20 :cpu通信接口接觸丟失

  代碼21 :fatal硬件故障

  代碼39 :device/station ok

  代碼72 :device/station 地址ok

  代碼120 :過(guò)程故障

  代碼-1 :執(zhí)行錯(cuò)誤

  代碼-4 :系統(tǒng)錯(cuò)誤

  代碼-5 :小系統(tǒng)站點(diǎn)錯(cuò)誤

  代碼-6 :通訊故障

  代碼-9 :災(zāi)難性總線故障

  代碼-10 :冗余電纜中斷

  

 

  圖3 硬件配置圖

  5.2 af100(advant field)/mb90(master bus)總線

  af100/mb90的目的是提供在多個(gè)apc站點(diǎn)之間或在apc站點(diǎn)與abb工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備之間的通訊,mb90支持兩個(gè)不同類型的通訊、數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)送,數(shù)據(jù)集是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù),用來(lái)監(jiān)視和控制某個(gè)處理過(guò)程,這個(gè)過(guò)程是服務(wù)信息用作參數(shù)化法,程序安裝、診斷。af100/mb90是一個(gè)高性能的區(qū)域總線,能夠zui多連接79個(gè)apc站點(diǎn)。mb90zui長(zhǎng)可達(dá)300米,而如果裝備了適當(dāng)?shù)男盘?hào)電纜和信號(hào)中繼器,并且在單個(gè)傳動(dòng)設(shè)備之間長(zhǎng)距離的配置是可用的,zui長(zhǎng)可達(dá)2000米。總線的技術(shù)特點(diǎn)

  (1) 通訊速率1.5mbit/s

  (2) 衰減總線長(zhǎng)度<300m,增殖延遲<2000m

  (3) 電報(bào)長(zhǎng)度2,4,6,8,…32字節(jié)的用戶數(shù)據(jù).

  (4) 識(shí)別編碼(電報(bào)編碼)范圍1…4000

  (5) 周期時(shí)間2,4,8,16,32,64,128…2048或4096ms

  af100/mb90依靠一個(gè)集中的總線管理器,總線管理器功能是比較復(fù)雜的,要求也較多,例如:apc站點(diǎn)不能用作總線管理器,它們不包含總線管理器的功能。為使通過(guò)af100/mb90的apc之間的如何通訊變?yōu)榭赡埽總€(gè)解決方案(獨(dú)立和嵌入)都可用來(lái)安排af100/mb90的總線主機(jī),當(dāng)apc開(kāi)始執(zhí)行它們的應(yīng)用程序,總線主機(jī)必須是可操作的,否則,當(dāng)本地配置的數(shù)據(jù)集在規(guī)定時(shí)間限制內(nèi)沒(méi)有被總線管理器確認(rèn),在apc支內(nèi)的數(shù)據(jù)集功能塊將進(jìn)入錯(cuò)誤狀態(tài)。,如果系統(tǒng)只有apc站點(diǎn),沒(méi)有masterpiece與mb90或ac450與af100相連,應(yīng)安裝一個(gè)獨(dú)立的總線管理器。

  abb dcs與傳動(dòng)系統(tǒng)(如acv700/dcv700)的通訊是依靠圖4所示drrtra(drive transmit)元素和drrec(drive reciver)元素來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

  

 

  圖4 通訊元素

  drrtra(drive transmit)元素用來(lái)傳給abb傳動(dòng)控制器給定的數(shù)據(jù)集和選擇傳動(dòng)信號(hào)的控制字和命令字信號(hào)的定義在應(yīng)用傳動(dòng)軟件說(shuō)明給出。drrtr元素能產(chǎn)生由傳動(dòng)通訊協(xié)議支持的周期信息的不同類型,發(fā)送信號(hào)的目的地由傳動(dòng)信號(hào)選擇,drrtr元素也可以寫參數(shù),在正常階段,drrtr的過(guò)載可以被檢測(cè)出來(lái)。

  drrec(drive reciver)元素用來(lái)接收來(lái)自abb傳動(dòng)控制器的信號(hào)和控制字值這些信號(hào)的定義在應(yīng)用傳動(dòng)軟件說(shuō)明給出。drrec元素只是用傳動(dòng)連接協(xié)議支持的周期信息,接收數(shù)據(jù)源是通過(guò)元素輸入?yún)?shù)確定傳動(dòng)信號(hào)和信號(hào)索引來(lái)選擇的。drrec元素也能夠訪問(wèn)參數(shù),當(dāng)配置階段drrec的過(guò)載可以被檢測(cè)到。

  6 結(jié)束語(yǔ)

  信息站、操作員站、mb300總線、af100(mb90)總線與控制站的相互聯(lián)接,則具體形成了的abb網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái),工作穩(wěn)定可靠,大大減少了原控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)布線,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性,值得推廣應(yīng)用。

  表面聲波觸摸屏

  表面聲波,超聲波的一種,在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過(guò)楔形三角基座(根據(jù)表面波的波長(zhǎng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)),可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析,并且在橫波傳遞過(guò)程中具有非常尖銳的頻率特性,近年來(lái)在無(wú)損探傷、造影和退波器方向上應(yīng)用發(fā)展很快,表面聲波相關(guān)的理論研究、半導(dǎo)體材料、聲導(dǎo)材料、檢測(cè)技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板,安裝在crt、led、lcd或是等離子顯示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器,右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。安徽天康是中國(guó)zui大的溫度儀表生產(chǎn)基地,產(chǎn)品儀表類有:熱電阻,熱電偶,雙金屬溫度計(jì)、液位計(jì) 壓力表 壓力變送器 ,一體化溫度變送器,無(wú)紙記錄儀,等產(chǎn)品。產(chǎn)品電纜類有:電力電纜,控制電纜,耐火電纜 計(jì)算機(jī)電纜,光纖光纜,數(shù)據(jù)電纜,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線,等產(chǎn)品。 

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