一种集散控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种集散控制系统，包括多个分系统控制柜和主控台，其特征在于，所述的各分系统PLC和主控台PLC通过PROFIBUS_DP总线进行连接，各分系统PLC与主控台PLC之间分别通过屏蔽信号电缆进行电连接，所述的屏蔽信号电缆两端分别连接在分系统PLC和主控台PLC的输入输出点上。本实用新型的集散控制系统采用PROFIBUS_DP总线和屏蔽信号电缆相结合的通讯网络来保障系统信息传输的便捷、准确、可靠，提高了控制系统的抗干扰能力，因此，具有很大的经济效益。
【专利说明】一种集散控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种适用于多分系统的控制系统。
【背景技术】
[0002]在现有的工业控制领域，对于这种多种设备的协调控制，有使用DCS (分布式控制系统)完成控制功能的方案。但DCS更偏向于流程控制，且体系结构较为复杂，除涵盖设备控制外，更多的功能表现在工厂监控与管理、企业经营管理等层面。其复杂的框架使其更使用于化工、电力、造纸等流程工业中，而不适应于离散操作的控制流程。也有使用基于Profibus总线的PLC (可编程控制器)控制网络完成控制功能的案例。但这种方案没有考虑到复杂的电磁环境，也不涉及控制权管理等功能。此外，当通信网络出现故障的时候，各控制台(站)的通信就会中止，整个系统的可靠性水平较低。
【发明内容】
[0003]本实用新型的发明目的是在复杂电磁环境下，通过集散控制系统完成对各分系统的控制。通过采用双重冗余通信确保与各分系统操作流程相关的各就绪信号的准确传输，从而提高集散控制系统的工作可靠性，保障整个系统安全平稳运行。
[0004]本实用新型的技术方案是一种集散控制系统，包括多个分系统控制柜和主控台，其特征在于，
[0005]所述的主控台包括包括主控台工控机和与主控台工控机电连接的主控台PLC，
[0006]所述的分系统控制柜包括分系统PLC、面板指示灯、面板显示屏、面板控制按钮和控制回路，所述的面板指示灯、面板显示屏、面板控制按钮和控制回路分别与分系统PLC电连接，所述的控制回路在分系统PLC指令下控制被控设备动作，传感器的输出端接入所述的分系统PLC，
[0007]所述的各分系统PLC和主控台PLC通过PR0FIBUS_DP总线进行连接，各分系统PLC与主控台PLC之间分别通过屏蔽信号电缆进行电连接，所述的屏蔽信号电缆两端分别连接在分系统PLC和主控台PLC的输入输出点上。
[0008]更进一步地，所述的所述的各分系统PLC与主控台PLC之间的屏蔽信号电缆用于分系统PLC向主控台PLC传输分系统就绪信号。
[0009]更进一步地，所述的传感器为温度传感器、压力传感器、流量传感器或水位传感器，所述的被控设备为电磁阀线圈、电动调节阀、注水泵电机、排水泵电机和电加热器。
[0010]更进一步地，所述的分系统PLC和主控台PLC采用西门子SIMATICS7-200，分系统PLC和主控台PLC通过EM277扩展模块接入PR0FIBUS_DP总线。
[0011]本实用新型的有益效果是本实用新型的集散控制系统采用PR0FIBUS_DP总线和屏蔽信号电缆相结合的通讯网络来保障系统信息传输的便捷、准确、可靠，提高了控制系统的抗干扰能力，通过一千次左右的试验，控制系统工作稳定，表明该控制系统具有较高的可靠性；分布在各处的分系统在采集外部数据作出相应动作，具有自主控制的能力，也能通过主控台进行集中控制，控制管理权可在主控台和分系统之间进行灵活、便捷地分配。因此，具有很大的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1本实用新型控制系统框图
[0013]图2本实用新型控制系统的分系统控制柜原理图
[0014]图3本实用新型控制系统通信网络结构图
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
[0016]如图1所示，本实用新型是一种集散控制系统，包括各分系统控制柜和主控台。
[0017]所述的主控台包括包括主控台工控机和与主控台工控机电连接的主控台PLC。
[0018]如图2所示，所述的分系统控制柜包括分系统PLC、面板指示灯、面板显示屏、面板控制按钮和控制回路，所述的面板指示灯、面板显示屏、面板控制按钮和控制回路分别与分系统PLC电连接，所述的控制回路在分系统PLC指令下控制被控设备动作，传感器的输出端接入所述的分系统PLC。所述的分系统PLC和主控台PLC采用西门子SIMATIC S7-200，分系统PLC和主控台PLC通过EM277扩展模块接入PR0FIBUS_DP总线。所述的传感器为温度传感器、压力传感器、流量传感器或水位传感器，所述的被控设备为电磁阀线圈、电动调节阀、注水泵电机、排水泵电机和电加热器。
[0019]如图3所示，所述的各分系统PLC和主控台PLC通过PR0FIBUS_DP总线进行连接，各分系统PLC与主控台PLC之间分别通过屏蔽信号电缆进行电连接，所述的屏蔽信号电缆两端分别连接在分系统PLC和主控台PLC的输入输出点上。
[0020]主控台和各分系统控制柜之间采用PR0FIBUS_DP总线完成系统间的所有数据的传输，对系统中的就绪信号另外采用单独的屏蔽信号电缆进行传输。所述的所述的各分系统PLC与主控台PLC之间的屏蔽信号电缆用于分系统PLC向主控台PLC传输分系统就绪信号。所述的主控台完成被控系统的操作流程控制，进入准备状态后，主控台等待各分系统发送就绪信号，只有当这些信号都具备的时候，才能通过主控台完成最后的操作，主控台将各分系统的控制权收回至主控台，实现对各分系统的集中控制。
[0021]主控台完成整个操作流程控制，进入准备状态后，主控台等待各分系统发送就绪信号，只有当这些信号都具备的时候，才能通过主控台完成最后的动作操作，主控台将各分系统的控制权收回至主控台，实现对各分系统的集中控制，具体工作流程为:主控台发送申请控制权信号到各分系统控制柜，各分系统控制柜收到该信号后发送交还控制权信号到主控台，至此主控台即进行对各分系统进行控制，主控台在完成控制任务后可将控制权直接切换至各分系统控制柜，各分系统控制柜在默认情况下为本地控制模式。
[0022]本集散控制系统在运行的过程中，各分系统控制柜采集了大量的物理数据，比如流体压力，温度，流量等。主控台作为被控制系统的集中控制站，必须收集各分系统的主要参数，并根据这些参数实时监控整个被控制系统的运行状况，并对潜在的故障做出预警或发出报警信息。各分系统的分布位置较为分散且距离较远，如果全部采用信号电缆传输的方式，则会大大增加系统中电缆的数量，而且整个系统的扩展性也会大大降低。因此主控台与各分系统控制柜通过PROFIBUS_DP总线完成信息交互。除通过PROFIBUS_DP总线传输数据外，为了提高集散控制系统工作的可靠性，对系统中的关键参数再通过屏蔽信号电缆进行连接，通过这种非相似余度的设计来提高信号传输的可靠性。通过总线传输的信号是以数字信号的方式进行传输，通过屏蔽电缆的信号是以模拟信号的方式进行传输，这种双重冗余的传输方式一方面提高了信号传输的准确性，一方面提高了设备抗复杂电磁环境的能力，从而提升整个集散控制系统的可靠性水平。在实际使用过程中，对于传输的关键信号，可以通过两种信号的比对校验，保证传输信号的准确。在总线网络发生故障的紧急情况下，保证被控系统整个操作流程的顺利进行。
【权利要求】
1.一种集散控制系统，包括多个分系统控制柜和主控台，其特征在于， 所述的主控台包括包括主控台工控机和与主控台工控机电连接的主控台PLC， 所述的分系统控制柜包括分系统PLC、面板指示灯、面板显示屏、面板控制按钮和控制回路，所述的面板指示灯、面板显示屏、面板控制按钮和控制回路分别与分系统PLC电连接，所述的控制回路在分系统PLC指令下控制被控设备动作，传感器的输出端接入所述的分系统PLC， 所述的各分系统PLC和主控台PLC通过PROFIBUS_DP总线进行连接，各分系统PLC与主控台PLC之间分别通过屏蔽信号电缆进行电连接，所述的屏蔽信号电缆两端分别连接在分系统PLC和主控台PLC的输入输出点上。
2.如权利要求1所述的一种集散控制系统，其特征在于，所述的所述的各分系统PLC与主控台PLC之间的屏蔽信号电缆用于分系统PLC向主控台PLC传输分系统就绪信号。
3.如权利要求2所述的一种集散控制系统，其特征在于，所述的传感器为温度传感器、压力传感器、流量传感器或水位传感器，所述的被控设备为电磁阀线圈、电动调节阀、注水泵电机、排水泵电机和电加热器。
4.如权利要求1-3任项所述的一种集散控制系统，其特征在于，所述的分系统PLC和主控台PLC采用西门子SIMATIC S7-200,分系统PLC和主控台PLC通过EM277扩展模块接入PROFIBUS_DP总线。
【文档编号】G05B19/418GK203773317SQ201420100423
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】童小川, 周孝艺, 刘聪, 李向辉, 祁新杰 申请人:中国船舶重工集团公司第七0四研究所