一种柔性控制系统技术方案

一种柔性控制系统属于工业自动控制领域，特别是一种自动控制系统结构，可应用于乳品、淀粉、制酒、制糖、毛纺、饲料等行业。本发明专利技术系统主要包括有：由上位机（ＩＰＣ）、可编程控制器（ＰＬＣ）及协议转换模块、前控机智能模块、智能变送模块通过自身的ＣＡＮ工业现场总线接口连接在一起，构成完善的不依赖上位机的柔性管控一体化控制系统。本发明专利技术是设计全新ＤＣＳ系统结构－不依赖上位机的柔性管控一体化控制系统，将自控系统的运行可靠性、软硬件组态灵活性、开放性提高到一个新的水平。同时造价降到同类系统的６０％，运行费用降到同类系统的１０％。

A flexible control system

The utility model relates to a flexible control system, belonging to the field of industrial automatic control, in particular to an automatic control system structure, which can be applied to dairy products, starch, wine making, sugar making, wool spinning, feed and other industries. The system of the invention mainly includes: by the host computer (IPC), programmable controller (PLC) and protocol conversion module, control module, intelligent machine intelligent transmission module connected together by the CAN industrial field bus interface, a flexible tube does not depend on the PC sound control integration control system. The invention is a flexible control integration control system design of the new DCS system structure does not depend on the host computer, the reliability and automatic control system software and hardware configuration flexibility, opening up to a new level. At the same time, the cost is reduced to 60% of the similar system, and the operating cost is reduced to 10% of the same system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业自动控制领域，特别是一种自动控制系统结构，可应用于乳品、淀粉、制酒、制糖、毛纺、饲料等行业。
技术介绍
DCS系统在国内外已流行多年。传统的DCS控制系统是由仪表控制发展起来的。一般由上位机与现场控制仪表或前控机(也由计算机担任)相连，现场仪表仅控制一个过程参数，而前控机则控制着生产线的某几段工艺过程或几个对象。前者如果脱离上位机难以对一个局部过程执行完善的控制，或对于一个对象的控制结构过于烦琐(如控制一个啤酒大罐时需要4-5块现场仪表)后者由于控制范围较大，如果前控机一旦发牛故障，将造成较大面积的失控。由于前控机一般控制着几个对象或一段工艺过程，当其发生问题时会造成较大面积的失控，故障恢复需要较长时间，给生产带来不便和损失。由PLC与上位机构成的系统这一问题更加突出，虽然PLC可靠性很高，但万一CPU模块发生故障将导致整个系统瘫痪。此外，传统DCS系统还存在现场接线繁杂、维护较困难等问题。随着工业生产过程自动控制技术的普及应用，对系统可靠性、灵活性、可扩展性的要求越来越高，除现场传感器、执行器外，系统总体结构及具体控制单元的构成功能成为系统可靠性、实用性的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计全新DCS系统结构——不依赖上位机的柔性管控一体化控制系统，将自控系统的运行可靠性、软硬件组态灵活性、开放性提高到一个新的水平。同时造价降到同类系统的60％，运行费用降到同类系统的10％。本专利技术目的实现由以下技术方案完成本专利技术主要包括有由上位机(IPC)、可编程控制器(PLC)及协议转换模块、前控机智能模块、智能变送模块通过自身的CAN工业现场总线接口连接在一起，构成完善的不依赖上位机的柔性管控一体化控制系统；所述的智能模块通过自身输入隔离通道实时采集现场模拟量和开关量信号和通过自身输出隔离通道输出模拟量和开关量信号和通过通过自身隔离CAN总线与上位机交换信息，独立完成对某个局部过程的控制或某个控制对象工艺过程控制；所述的前控机智能模块可以与某一生产环节的必要的传感器、执行器相连，独立完成该环节生产过程控制前控机智能模块还可以与某一控制对象的所有必要的传感器、执行器相连；在存在严重干扰源的系统中，前控机智能模块可以与智能变送模块相连，通过单通道智能隔离变送模块采集传感器信号或输出控制信号，实现控制系统冗余输入输出连接；在开关量控制点较多的系统中，前控机智能模块可以与协议转换模块连接实现CAN总线协议到PROFIBUS(符合欧洲标准的工业通讯协议)协议的转换，通过PROFIBUS总线与PLC相连。本专利技术系统具有如下优点1、过程对象或关键控制点由智能模块独立完成，上位机不参与控制且模块本身具备数据记录功能。即便上位机故障或人为长时间关机也不影响系统的控制运行和数据记录。而当某模块发生故障时仅在短时间影响对应控制或监测对象，由于模块互换性好、接线简单明了、使故障恢复时间变的极短。这样便极大的提升了系统的可靠性。2、模块核心采用目前速度最快、性能最优越的MCU之一——C51FXXX片上系统(SOC)。可实现应用程序在线下载和升级，速度为当前流行MCU的25倍。优越的性能及丰富的I/O功能是构成高速CAN总线产品的基础。3、内嵌专门针对实际应用而设计的软件及控制算法。通过外部参数设置可对流量、压力、温度、液位、密度、速度等变量进行选择控制，实现灵活的软件组态和控制适应性。4、符合实际操作需求的人机界面，使操作简便灵活，易于掌握。5、对于不同控制要求，通过IPC与智能模块的不同组合构成相应的专门控制系统。也可通过协议转换模块可实现IPC与PLC再到智能模块的连接。从而实现灵活的硬件组态。6、带有LED显示功能的智能变送器、操作器作为控制参数的冗余显示，在应急手动时作为操作参考。7、由智能控制模块和智能变送模块构成双重信号通道隔离，对于严重的信号干扰源(如变频器等)产生极好的隔离效果，将信号通道互扰降到最低。8、系统造价及运行维护费用分别比流行的DCS系统低40％和90％，具有最佳性能价格比，符合我国国情。附图说明附图1控制系统基本结构示意图；附图2为附图1中单通道模拟量智能控制模块内部结构框图；附图3为附图1中多通道模拟量智能控制模块内部结构框图； 附图4为为附图1中多通道开关量智能控制模块内部结构框图；具体技术方案以下结合附图通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解本专利技术主要包括有由上位机(IPC)、可编程控制器(PLC)及协议转换模块、前控机智能模块、智能变送模块通过自身的CAN工业现场总线接口连接在一起，构成完善的不依赖上位机的柔性管控一体化控制系统；所述的智能模块通过自身输入隔离通道实时采集现场模拟量和开关量信号和通过自身输出隔离通道输出模拟量和开关量信号和通过通过自身隔离CAN总线与上位机交换信息，独立完成对某个局部过程的控制或某个控制对象工艺过程控制；所述的前控机智能模块可以与某一生产环节的必要的传感器、执行器相连，独立完成该环节生产过程控制；前控机智能模块还可以与某一控制对象的所有必要的传感器、执行器相连；在存在严重干扰源的系统中，前控机智能模块可以与智能变送模块相连，通过单通道智能隔离变送模块采集传感器信号或输出控制信号，实现控制系统冗余输入输出连接；在开关量控制点较多的系统中，前控机智能模块可以与协议转换模块连接实现CAN总线协议到PROFIBUS(符合欧洲标准的工业通讯协议)协议的转换，通过PROFIBUS总线与PLC相连。2、系统输出输入模拟量输入通道现场传感器产生的(压力、流量、温度、密度等)信号可通过两条途径输入(1)、连接到智能隔离变送模块(JWDCS-SCM)的万能输入端AI-101。该类模块本身具备对采样值显示、参数输入等功能，经内嵌智能单元转换、放大、非线性校正、隔离后变为标准输出信号A0-101(4-20MA或0-5V或0-10V等)及CAN总线信号(输入冗余结构)。前者送入前控机模拟量智能模块JWDCS-ASM的输入端AI-201，后者通过自身的CAN接口送入系统总线。(参见图1的虚线部分)。(2)、直接连接到前控机模拟量智能模块JWDCS-AMM的万能输入端AI-202。前控机模拟量智能模块内嵌针对专门用途的控制软件，具备对输入参数变换、调理、运算、记录、显示等功能。经其处理的数据通过CAN接口将信号送入系统总线。模拟量输出通道前控机模拟量智能模块(JWDCS-ASM、JWDCS-AMM)产生总线通讯信号的同时也形成标准模拟量输出信号A0-201、A0-202(4-20MA或0-5V或0-10V)直接控制现场执行器(变频器、调节阀等)或送入智能隔离变送模块JWDCS-SCM(输出冗余结构)的AI-102端，再由该模块隔离后由A0-102输出，控制现场执行器产生控制动作。开关量输入通道现场设备(电机、泵、阀等)运行状态(位置)通过输入隔离单元进入前控机开关量智能模块JWDCS-DMM的输入端DI-201，该模块将各设备运行状态实时显示于液晶屏并通过模块自身的CAN接口将运行状态上传到总线。开关量输出通道前控机开关量智能模块JWDCS-DMM通过输出端D0-201连接到驱动部分(如继电器等)，驱动现场设备(电机、泵、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性控制系统，其特征在于，主要包括有：由上位机（ＩＰＣ）、可编程控制器（ＰＬＣ）及协议转换模块、前控机智能模块、智能变送模块通过自身的ＣＡＮ工业现场总线接口连接在一起，构成完善的不依赖上位机的柔性管控一体化控制系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张红刚，张建军，
申请(专利权)人：张红刚，张建军，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]