可编程系统、集散系统及现场总线系统在水泥生产中的应用

图2 重庆水泥厂技改工程TI-545 系统配置图
4.3 考虑系统连续性、兼容性及通讯性能
在一些水泥改造项目中，如原项目中已有计算机控制系统，则要考虑系统的连续性及兼容性。如果电气控制系统占有很大的比重，则要考虑与生产管理计算机系统信息网络的连接,即通讯性能。
4.4 考虑系统
生产厂家技术服务性目前在中国PLC 系统和DCS 的销售市场，国外生产厂家占有率很大，国外各大生产厂家一般在中国设有产品宣传和技术服务机构，而国外公司经常进行重组、合并或兼并，由于各公司产品结构、销售策略、市场占有方向个不相同，合并或兼并后，在中国市场的技术宣传和服务方面，将有所变化，有些有所加强而有些有所削弱，因此我们在选择系统时，应充分掌握信息，考虑系统生产厂家技术服务性，以保证所选择系统的先进性、发展性，以保证具有充分的技术支持和备品备件供应。
5 现场总线―标准信号转换器
如果选用现场总线FCS 控制系统就要解决现场总线―标准信号转换的问题。 WorldFip 是目前国际认证的8 种总线协议之一, 除了具备现场总线的一般特点, 还具有一些独到之处。WorldFIP 现场总线不论低速还是高速,只有一套通信协议, 所以不需要任何网桥或网关,低速与高速网络的衔接只用软件完成。另外它的生产者/ 使用者( Producer/ Consumer) 模式和总线仲裁器(Bus Arbiter) 的调度方式特别适合工业过程控制用的现场总线系统。FF 与IEC 标准都采用了这种通信模式, 只是名称不同。FF 称为发布方/ 接收方( Publisher/ Subscriber ) 与链接调度器(LAS) , 实际方式与WorldFIP 完成一致。
5．1 　现场总线―标准信号转换器的设计
现场总线―标准信号转换器的基本功能是将符合WorldFip 协议的总线信号转换为DC4-20mA 的标准模拟信号, 提供给外接的执行器。设计基本分为4 个模块: 电源板、通信板、输出板和显示模块。
通信板的设计中采用了微控制芯片MI2CROFIP。MICROFIP 芯片为低功耗芯片, 内置的通讯协议与WorldFip 标准和IEC 现场总线物理层标准兼容。它不需要支持总线仲裁器功能,与现有的WorldFip 协处理器, 如FULL FIP2 等完全兼容。它的主要特征有以下几点。
①可选择分界符和FCS 格式: IEC 或U TE。②芯片内置512 字节内存: 120 字节分配给8字节块, 最多支持8 个MPS 变量; 为全双工交换提供128 字节的发报通道能力。③两个可编程8 位I/ O 端口带有滤波和FALLBACK功能。④可直接与常用微控制器( INTEL , MO2TOROLA 的所有芯片) 相接。⑤有多种线驱动接口可供选择: FIECDRIVE ,CREOL 等。⑥选址空间: 7 个以节点地址为基础的标识符, 1 个完全可组态的16 位发报地址。⑦一个中断, 以指示发生了与变量及报文交换相关联的事件。⑧独立操作(无微处理器) ; 将简单的I/ O 系统接入网络。⑨工作电压可选择5V 或313V , 满足易爆环境下的本质安全要求。
MICROFIP 提供了数据链路层和MPS 应用层的接口, 提供的服务有以下几点。
① 物理层服务: 在EN10570 和FIP 标准之间进行选择。
② 数据链路层服务: 变量传送服务和报文传送服务。
③ 网络管理服务: MICROFIP 介质冗余管理。
④ 附加功能: 输入/ 输出端口, 通过并行端口获取站地址。
5．2 　CPU的选用
选用了MOTOROLA 的MC68HC12 , 它有多种工作模式。16 位的地址线, 具有64k 的地址空间, 也易于扩展。32kB 的ROM 和1kB 的RAM ,728kB 的EEPROM , 可以很方便的写入程序。串行口有同步串行通信和异步串行通信两种, 与外接芯片的接口设计比较简单。
5．3 　CPU与MICROFIP 的接口
MICROFIP 与CPU 之间的接口信号包括9 条地址/ 数据复用线, 1 条片选信号, 1 条重置信号,3 条读写控制信号和中断申请线等。MICROFIP 输出中断申请信号给CPU , CPU 通过读内部的中断状态信号来确定中断源。具体见图3 。

图3 　接口示意图
5．4 　MICROFIP 与总线的接口
MICROFIP 有8 条现场总线接口线, 分别是一条接收数据信号线, 一条发送数据信号线, 一条控制总线发送器工作状态的控制线, 5 条状态信号线。总线模拟接口包含的电路有接收信号的整形滤波部分, 发送信号的驱动部分和变压器隔离部分。
5．5 　CPU与D/ A 的接口
CPU 输出的数据信号DIN 经DAC8420 被转换为模拟信号。DAC8420 的工作时钟SCK 由CPU提供, 它还提供CS、LOAD 等控制信号, 它们都必须经过6N137 进行隔离[5]。
6 结语
综上所述，系统选型的原则可从以下几个方面考虑：系统规模、复杂程度、系统的兼容及通讯性能，以及生产厂家技术支持和售后服务等。在水泥生产过程控制系统中，根据过程对象复杂程度的不同，以及针对控制系统的可靠性合理选择的不同控制系统，对保证生产过程控制系统的自动化水平，降低工程造价有着十分重要的意义。同时, 如果选用现场总线FCS 控制系统,让传统仪表与现场总线兼容无疑是一个很好的途径, 目前几种不同协议的支持厂家都开发出了相应的总线和标准信号的转换器。
参考文献
[1] 　阳宪惠. 现场总线技术及其应用[M] . 北京: 清华大学出版社,19991
[2] 柳桂国 检测技术及应用 电子工业出版社 第一版 2002 23―40
[3] 　白焰1 计算机控制系统[M]1 北京:中国电力出版社,19981
[4] 刘曙光 现场总线技术的进展与展望 自动化与仪表 2001．3，56―60
[5] 　SMAR Company. Smar Fieldbus 302 series InstructionManual. SMAR Company , 19961