1 引言
某家大型的跨國(guó)公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為生產(chǎn)和經(jīng)銷電子元器件,其中又以生產(chǎn)二極管,半導(dǎo)體可控硅為主。該公司在中國(guó)有一家的大型獨(dú)資企業(yè),以生產(chǎn)汽車,計(jì)算機(jī)等產(chǎn)品所需二極管為主。二極管是比較簡(jiǎn)單的電子器件,單只的體積小,價(jià)格低廉,但其生產(chǎn)工藝確并不簡(jiǎn)單,并且在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境條件的要求十分嚴(yán)格,比如環(huán)境溫度.空氣濕度等。一旦這些條件不能滿足,就會(huì)生產(chǎn)出的不合格產(chǎn)品,又由于此種產(chǎn)品的特性決定了它不可能全部精確檢驗(yàn),因此不合格產(chǎn)品就會(huì)導(dǎo)致其它產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題,所謂“千里之地，潰于蟻穴”就是這個(gè)道理。
為了確保產(chǎn)品質(zhì)量,從而進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,該公司委托我們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)并實(shí)施一套廠務(wù)監(jiān)控系統(tǒng),將全廠的生產(chǎn)輔助設(shè)備的工作狀態(tài)以及生產(chǎn)環(huán)境等參數(shù)集中監(jiān)視起來(lái),使設(shè)備管理人員能夠及時(shí)了解設(shè)備狀況及生產(chǎn)情況,從而能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)環(huán)境,排除設(shè)備隱患,使產(chǎn)品質(zhì)量充分得到保證。
2 信號(hào)組成
廠務(wù)系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)輔助設(shè)備及輔助條件,這里不包括元器件的生產(chǎn)設(shè)備。該廠半導(dǎo)體的生產(chǎn)主要需要以下一些輔助設(shè)備及條件:
工廠配電設(shè)備.
負(fù)責(zé)在冬天保持環(huán)境溫度的鍋爐供水系統(tǒng).
負(fù)責(zé)在夏天平抑環(huán)境溫度的空調(diào)系統(tǒng).
冷卻水及冰水系統(tǒng).
為保持空氣溫度及相對(duì)濕度而建立的新風(fēng)系統(tǒng).
生產(chǎn)設(shè)備所需的壓縮空氣
生產(chǎn)設(shè)備所需的高壓水
消防系統(tǒng)
以上系統(tǒng)所需采集的信號(hào)大致可分為以下幾種:
壓力信號(hào)
流量信號(hào)
液位信號(hào)
溫度信號(hào)
濕度信號(hào)
露點(diǎn)信號(hào)
電壓,電流信號(hào)
功率,功率因數(shù),電量信號(hào)
3 技術(shù)構(gòu)思
根據(jù)用戶要求及現(xiàn)場(chǎng)情況,我們決定采用西門子公司S7-400型PLC承擔(dān)信號(hào)采集工作,又根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)將要采集的信號(hào)位置分散的特點(diǎn),采用了西門子公司Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線中的遠(yuǎn)程I/O即DP技術(shù)。各傳感器信號(hào)就近接入Profibus子站,這樣可以最大限度的減少現(xiàn)場(chǎng)接線工作,并且因?yàn)樽呔€距離短,可以減少信號(hào)衰減和各種干擾對(duì)信號(hào)的影響。
作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心的人機(jī)交互系統(tǒng),我們采用西門子工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和工業(yè)顯示器作為人機(jī)交流的物理介質(zhì),計(jì)算機(jī)上除運(yùn)行Windows NT操作系統(tǒng)外還運(yùn)行西門子公司W(wǎng)indows Control Center組態(tài)軟件作為人機(jī)界面,通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕將組態(tài)的信息以文本,畫(huà)面,報(bào)警等多種形式呈現(xiàn)給管理人員。為了對(duì)生產(chǎn)及設(shè)備進(jìn)行更好的管理,擬運(yùn)用WinCC的數(shù)據(jù)歸檔功能將所有監(jiān)控的信號(hào)做為期一年的存檔,這樣,用戶可以隨時(shí)查閱過(guò)去一年與生產(chǎn)有關(guān)的參數(shù)的值及其變化曲線。
4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)特性
監(jiān)控系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)采用Profibus網(wǎng)絡(luò), Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)共有三種協(xié)議方式,分別為FMS,DP和PA。我們本次應(yīng)用的為DP方式。DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主從結(jié)構(gòu),一條DP網(wǎng)可包含一個(gè)主站和最多126個(gè)從站, 網(wǎng)絡(luò)傳輸距離在不使用中繼器的情況下可達(dá)到1000米,傳輸速率從9.6Kbit/S一直到12Mbit/S可選。網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達(dá)到12Mbit/S 時(shí)其傳輸距離最長(zhǎng)為100米。
本監(jiān)控系統(tǒng)的Profibus DP主站為S7-400PLC,從站是分布于全廠的8個(gè)ET200M子站,它們之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽雙絞線連接,其中由于第5與第6和第7號(hào)站之間的距離比較遠(yuǎn),為保證通訊速率及可靠性,我們?cè)谶@三個(gè)子站之間增加了兩個(gè)中繼器以確保設(shè)計(jì)傳輸速率1.5M。作為監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分的工控機(jī),它在物理上也掛接到DP現(xiàn)場(chǎng)總線上,但它與作為網(wǎng)絡(luò)主站的PLC之間的通訊不再是DP協(xié)議,而是S7協(xié)議。
在所監(jiān)控的設(shè)備中包含有ATLAS公司的空壓機(jī)和施耐德公司的中壓控制器,此兩種設(shè)備中預(yù)裝有施耐德公司的MODBUS通訊模板,為在實(shí)現(xiàn)功能的前提下盡量減少用戶的負(fù)擔(dān),我們采用西門子公司的CP341通訊模板直接與此兩種設(shè)備通過(guò)MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊,MODBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與Profibus DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似也為主從結(jié)構(gòu),一個(gè)主站可以連接32個(gè)從站,通訊速率為9.6Kbit/S到38.4Kbit/S可選。當(dāng)然如果能在兩種設(shè)備中增加Profibus DP通訊模板將會(huì)使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加合理,.工程實(shí)施更加方便,但考慮到合理利用現(xiàn)有資源,我們還是采用了前一種方案。
整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖:
