基于PLC的废金属破碎生产线监控系统设计

　　2.2 废金属破碎生产线监控系统结构

　　Profibus是一种不依赖于设备生产商的开放式现场总线标准，传输速度在9.6Kb/s-12Mb/s之间可选，其中Profibus-DP是专为工厂自动化控制与设备分散I/O之间通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的高速数据传输。Profinet是Profibus国际组织推出的一种应用于自动化的开放性实时工业以太网, 允许时钟周期在 100 m s 量级至1ms量级之间变换, 可满足不同的工业现场要求。

　　分布式控制系统是以计算机技术为基础，对生产过程进行集中监视、管理、分散控制的控制技术，具有控制能力强、可靠性高、适应性扩展性好等特点。PLC是工业控制系统中最常用的控制器，采用了多种硬件和软件抗干扰措施，具有很高的抗干扰性能，可靠性高，且硬件配套全面能够实现生产线各种电器的控制及设备监测，采用PLC的分布式控制系统，能充分满足生产线的监控需求。

　　废金属破碎生产线分布式控制系统结构如图2 所示， 系统结构可分为三层，第一层为西门子远程I/O从站，作为数据采集与设备控制终端设备，采用Profibus-DP总线技术与PLC主机进行通信连接；中间层由PLC主机、现场上位机PC服务器和触摸屏组成，触摸屏与PLC主机通过Profibus-DP总线连接，提供生产线现场控制、显示生产线运行关键参数、报警记录等；现场上位机PC服务器通过工业以太网Profinet与PLC主机连接，完成生产线运行数据存储记录，提供远程服务等。第三层为系统管理层，通过远程PC客户端可以实现生产线的远程监控及生产管理工作。

图2 废金属破碎生产线监控系统结构图

　　2.3 废金属破碎生产线监控系统通讯系统

　　废金属破碎生产线分布式监控系统通讯采用了Profibus和Profinet两种总线技术。在触摸屏与PLC主机以及PLC主机与分布从站之间采用Profibus总线连接，现场PC机服务器和PLC主机之间采用Profinet总线连接。

　　监控系统Profibus总线技术采用Profibus-DP通信协议，该协议用于分布式控制系统设备间数据的高速传输，是专为自动控制系统与设备级I/O之间的通信而设计。在监控系统中从站采用西门子IM 153-1接口模块通过RS485联接线实现与PLC主站之间的通讯。

　　Profinet是基于工业以太网技术的总线标准，可以完全兼容工业以太网和已有现场总线技术，在分布式控制系统中采用Profinet实时通信，其时钟周期达到10ms量级，能够满足生产线的监控要求。在现场PC上位机服务器上安装CP1613工业通讯处理器，与PLC之间通过以太网线缆联接，实现服务器与PLC主机之间的Profinet通信。

　　2.4 监控系统开发

　　为保障废金属破碎生产线的可靠高效运行，监控系统实现了对生产线设备运行的实时可靠控制，对设备运行的关键参数实时监测，对生产线关键运行参数能进行实时调控。废金属破碎生产线正常运行时除机械抓举臂由工作人员控制外其余均由PLC自动控制，运行过程中PLC实时采集生产线设备运行关键数据，将数据传送到现场及远程监控可视端，为操作人员提供实时可靠的生产线运行状态，现场操作系统主界面如图3所示。

图3 现场操作系统主界面