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1.1對工廠設備的控制與管理
需要強調的是,在本篇文章中所提到的工廠工藝設備主要包括三類,一是只需要啟動和停止的設備,如除塵器、皮帶運輸機等,這些設備投入運行時只需要啟動開關,設備就可一直運行,切斷開關,設備便停止運行;二是需要啟動之后進行管理調速的設備,如給料機,泵機、風機等,這類型的設備在啟動之后需要人為進行調速處理,以保證設備的正常運行;三是自成系統的設備,常見的有破碎機、球磨機等,這些設備在運行時都是一套獨立的系統,能夠脫離其他設備系統而單獨存在和工作。對工廠中的工藝設備進行管理,不同類型設備的管理目的個各不相同。對于第一類設備來說,控制管理的目的是為了保證設備的啟停順序,保證在故障情況和異常情況下能連鎖停止設備的運行;而第二類設備的管理控制目的是為了保障設備運行的穩定性,保持設備的良好運行工況;第三類設備的管理目的是監測和控制設備運行工況。實際控制時,前兩類設備可采用連接變頻器、軟起動器以及馬達保護器的方式來進行設備控制,將接收到的PLC指令通過DP總線向各部分系統發出,同時又將設備的運行情況(包括故障信息)反饋給PLC,使這些故障信息能夠在上位機的監控畫面中顯示,然后經上位機分析、處理之后,統計出工廠工藝設備的實際生產效率,達到控制和管理的目的。
1.2對控制器和現場設備的管理
Profibus-DP總線對控制器和現場設備的管理方式主要分為兩種,一種是就地控制,另一種則是總線控制。當采用就地控制方式加以控制時,現場設備的起動和停運工作都得依靠設備兩端的變頻器、軟起動器以及馬達保護器等裝置,借助這些裝置安裝在就地操作箱上的起停按鈕,通過動力站動力補給方式來對現場設備進行管理和控制;而采用總線控制方式時,現場設備的起動和運行又要依靠控制器來完成,通過控制器向DP總線發送相關的起動或停止信號,然后上位機將信號分析出來,再通過上位機監視畫面反映給PLC,由PLC下達起停指令。事實上,無論哪一種控制方式,在實際執行時都需要借助外力來完成,比如就地控制借助動力站中的變頻器、軟起動器;總線控制借助控制器和PLC指令等,在這一點上,兩者其實是共通的。所有在實際工作中,就地控制和總線控制是可以實現相互切換的,但需要注意的是,切換時一定要讓相關設備保持穩定而安全的運行狀態,且對于某個正在以某種頻率持續運行的設備,切換時還要特別注意控制好該設備的運行頻率,保持設備的運行頻率不便,做到無憂切換。
1.3PLC與控制器
控制器主要包括變頻器、軟起動器、馬達保護器等。為實現總線控制,需設置控制器參數。除了基本的額定電壓、頻率、電流、功率因數、總線地址等的設置外,對于變頻器,還需要設置起停模式(如慣性斜坡等)、加減速時間、控制信號源、頻率源等;軟起動器需要設置起停模式(如電壓、力矩)、升降壓時間、限流倍數、保護類別、輸入輸出功能等;馬達保護器需要設置操作模式、保護設置、控制設置等。初始設置一般是通過控制器本身的鍵盤完成。也可以由PLC通過DP總線對控制器參數進行設置和修改,并對控制器的特性進行連續監測與控制。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。
1.4上位機與服務器
上位機與PLC之間的通訊使得畫面可以獲得設備運行的實時數據。如若需要生產的歷史數據或關鍵的性能指標,則需要從服務器中獲得數據。各PLC設備將總線傳輸的與生產密切相關的設備數據存儲到服務器,上位機利用ActiveFactory分析報表工具讀取服務器的歷史數據,以跟蹤生產信息,并對信息進行分析、計算、處理,得到生產設備的歷史曲線、臺時、整機效率、耗電量、用水量等。工廠過程數據可視化后,管理人員能夠在詳細的數據趨勢及信息基礎上,采取行動優化生產過程。生成數據報表及設備管理報表,提高生產績效。
2結束語
本篇文章對FCS現場總線下Profibus-DP總線控制技術進行了分析,并通過探討其在工廠設備控制中的實際應用情況,得出了相關的Profibus-DP總線對電氣設備智能化管理控制的實現方法,并指出FCS現場總線控制技術可通過對現場設備、控制器、服務器等機械設備的管理,實現工廠管理的綜合化與智能化,并有效提高工廠工藝設備的生產效率,促進工廠經濟效益的增長。
作者:李鵬單位:黑龍江省電力有限公司