[發(fā)明專利]一種PROFIBUS總線技術(shù)空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410117099.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103901811B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國(guó)君;劉艷新;張多;許衛(wèi)國(guó);馬軍;周民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05;H04L29/06
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙)42212
• 代理人: 丁齊旭

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的工業(yè)總線技術(shù)領(lǐng)域，?具體涉及一種基于PROFIBUS總線技術(shù)的空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在大型生產(chǎn)中需要多臺(tái)空壓機(jī)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，在現(xiàn)有技術(shù)中空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)主要有三種：

????第一種方式為人工操作，主要由工人主觀經(jīng)驗(yàn)判斷，儀表操作，實(shí)現(xiàn)控制功能。往往依賴操作人員的熟練程度控制，對(duì)操作人員的素質(zhì)有極高的要求。

????第二種方式為自動(dòng)控制，主要由計(jì)算機(jī)控制代替人工操作，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單自動(dòng)化控制。

????第三種方式為聯(lián)網(wǎng)控制，能夠達(dá)到數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，網(wǎng)絡(luò)控制的要求。但這種聯(lián)網(wǎng)控制需要單獨(dú)開(kāi)發(fā)獨(dú)立的控制系統(tǒng)軟件，受到地域，環(huán)境以及各自廠家設(shè)備的局限性，缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)解決方案，也為控制系統(tǒng)的的穩(wěn)定性和安全性帶來(lái)隱患。

目前，空壓機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在節(jié)能控制方面技術(shù)改進(jìn)的比較多，大多數(shù)的改進(jìn)在控制電路與機(jī)械設(shè)備上，主要改進(jìn)目的在于實(shí)現(xiàn)控制功能上。這樣的改進(jìn)已經(jīng)不能滿足網(wǎng)絡(luò)化的空壓機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定性的需求。眾所周知，現(xiàn)代的空壓機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)主要的發(fā)展趨勢(shì)是朝網(wǎng)絡(luò)化，全集成自動(dòng)化的智能方向發(fā)展。但目前在空壓機(jī)控制系統(tǒng)行業(yè)，大都偏重于控制系統(tǒng)的集成與實(shí)現(xiàn)。

在很多情況下空壓機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要求網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)大范圍與跨地域的控制與管理，這樣給現(xiàn)有技術(shù)的空壓機(jī)控制系統(tǒng)的分析與控制性能的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)帶來(lái)很多困難，進(jìn)而影響整個(gè)空壓機(jī)控制系統(tǒng)的安全性。

如以PC機(jī)為控制核心的空壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以單片機(jī)為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng)，以PLC為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng)等。具體來(lái)說(shuō)，以PC機(jī)為控制核心的空壓機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但正是由于控制結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，造成信號(hào)線過(guò)多，互相之間存在干擾，不利于現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)工作，一旦發(fā)生故障，整個(gè)故障系統(tǒng)發(fā)生癱瘓。以單片機(jī)為控制核心的空壓機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，硬件體積小，控制比較靈活。但單片機(jī)本身的抗干擾性較差，非結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)故障查找和維護(hù)帶來(lái)很多不便。相比前面兩種方法，以PLC為控制核心的空壓機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試修改方便，特別是可靠性比較高，能適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。但PLC為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng)方案在處理“海量”數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程通信數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸延遲，通信系統(tǒng)的瞬間錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)包的丟失，發(fā)送與到達(dá)次序的不一致等都會(huì)破壞聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)原本具有的確定性，使得空壓機(jī)控制系統(tǒng)的分析和綜合變得更復(fù)雜，同時(shí)空壓機(jī)控制系統(tǒng)的性能受到很大的負(fù)面影響。現(xiàn)有的201220595165.4和201220615633.X等一些中國(guó)專利中公開(kāi)了一些采用PLC控制方案的空壓機(jī)控制系統(tǒng)，但都沒(méi)有解決空壓機(jī)控制系統(tǒng)中大量網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中由于傳輸延遲，數(shù)據(jù)包丟失和發(fā)送與到達(dá)次序不一致等產(chǎn)生的破壞系統(tǒng)的不穩(wěn)定問(wèn)題。

綜上所述，現(xiàn)有的空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)受到諸多技術(shù)與條件因素影響，增加了控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，特別是難以解決空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)中“海量”數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)牟环€(wěn)定問(wèn)題，使得空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)備代價(jià)昂貴和缺乏安全穩(wěn)定性。?

而本發(fā)明就是采用特殊的基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)細(xì)節(jié)的“糾錯(cuò)”算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制為核心的空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信傳輸數(shù)據(jù)問(wèn)題的有效處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定和安全可靠的基于PROFIBUS總線技術(shù)的空壓機(jī)組聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。

為完成上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該空壓機(jī)控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊、觸摸屏、空壓機(jī)組、冷干機(jī)組、吸干機(jī)組、壓力傳感器和電源。在PLC控制模塊主控單元與空壓機(jī)組、冷干機(jī)組、吸干機(jī)組、壓力傳感器之間采用PROFIBUS協(xié)議，通過(guò)協(xié)議構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò)。控制模塊PLC主控單元中裝有聯(lián)網(wǎng)控制軟件。采用了維持路由表的方法，保證在節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)讀取與寫入過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸正常。

控制模塊PLC由電源單元，微控制CPU單元，通信單元，存儲(chǔ)器，模擬輸入單元，數(shù)字輸入單元，數(shù)字輸出單元，編程器組成；電源單元分別與微控制CPU單元，通信單元，存儲(chǔ)器，模擬輸入單元，數(shù)字輸入單元，數(shù)字輸出單元，編程器的電源端口連接；編程器與微控制CPU單元連接；存儲(chǔ)器，通信單元，模擬輸入單元，數(shù)字輸入單元，數(shù)字輸出單元通過(guò)數(shù)據(jù)總線分別與CPU連接；觸摸屏與控制模塊PLC中的通信單元連接。

吸干機(jī)組與控制模塊PLC中的數(shù)字輸出單元連接，用于啟動(dòng)和停止。