摘要：近年来，现场总线的电气自动化设备控制与管理问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对现场总线相关内容做了概述，并结合相关实践经验，分别从设备有效控制与管理、PLC与控制器以及上位机与PLC等多个角度与方面就该课题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：现场总线；电气自动化设备；控制；管理
1前言
作为电气自动化设备控制与管理中的重要组成部分，现场总线的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对现场总线的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化电气自动化设备控制的最终整体效果。
2现场总线概述以及工艺设备分类
2.1现场总线FCS
现场总线是一种工业数据总线，因其具有系统结构的高度分散性、环境的适应性、现场设备的智能性、网络的开放性以及互可操作性与互用性，在工业生产自动化控制设备管理中得到了广泛的应用，提高了系统的可靠性，节省了维护开销，为用户提供了更加灵活的系统集成主动权。随着科学技术的不断进步，现场总线使自动化电控设备与系统逐渐步入了信息网络行列，取代了之前在工业中广泛使用的DCS集散控制系统，为其应用开拓了更加广阔的市场空间。FCS现场总线具有较多的国际标准，Profibus-DP总线技术就是其中一种，这是一种控制与管理自动化车间级监控和现场设备层数据通信的现场总线技术，因其具有高速、低成本等特点在工厂现场总线技术中得到了广泛的应用，为实现工厂综合自动化和现场工艺设备智能化提供了强有力的保证，促进了电气自动化设备系统管理水平的提升。
2.2工艺设备分类
本文所涉及到的工艺设备大致分为三类，一是起停控制设备，比如搅拌电机、皮带运输机等。该类设备控制的最终目标在于确保开停车的正常顺序，以及非正常状况下的连锁停车。二是调速控制设备，比如给料机、泵类等设备。此类设备主要是对流量、压力、液位等进行闭环控制，使设备的运作状态始终保持稳定和安全。另外一类是自成系统的设备，如破碎机、陶瓷过滤机等。这一类设备往往用于信息的监测，以及少量的控制。在前两类设备中，往往需要连接相应的控制器，在PLC通过DP总线发出的指令被这些控制器接收的同时，控制器又将设备运转和出现故障的信息反馈给PLC，这些状态往往在上位机上显示出来。通过上位机显示的数据信息分析，可以实现工厂电气自动化设备管理控制系统。
3进行设备的有效控制与管理
通常情况下来说，可以将相应的设备工艺分为三个主要类型，第一个类型就是在进行设备操作时，只需要执行起停控制就可以了，其中包括皮带运输机以及搅拌电机、除尘器等等，进行该类设备控制的主要目的是为了保证其能够在正常的使用过程中依照正常的操作顺序执行开停车指令，若是出现设备故障或者是设备处于非正常运行状态下时可以实现联锁停车行为；第二个类型就是在进行设备操作时需要执行调速行为相关设备，其中包括风机类以及给料机、泵类等等相关设备，对这类设备进行控制的主要目的是为了是实现针对设备运行过程中所存在的压力以及流量、液位等等相应闭环控制所实施的参与行为，这样做是为了时刻保持设备能够正常稳定地运行；第三个类型主要说的是可以自成系统的相应设备，其中包括球磨机以及陶瓷过滤机、破碎机等等设备，一般来说，该类型的设备都是具备有很强独立性的，其所提供的相应信息主要是用来进行设备监测以及实施较少量的有效设备控制行为。
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针对第一类型以及第二类型设备来说，能够与其直接进行连接的控制设备包括软启动器以及马达保护器、变频器等等相关控制器设备。这些控制器能够进行指令接收，这些指令主要是由DP总线发送出来的，在具体的上机位画面中含有较为丰富的数据信息，其中包括设备的实际运行状态的相关信息以及趋势曲线、设备的起停操作界面情况等等信息内容，若是针对数据库中的信息进行有效的统计、分析与处理，则能够活得生产运行设备的历史曲线、电量水量统计情况、台时以及整机效率计算等等，如此一来，便能真正实现工程运行过程中的设备智能化管理以及全程可视化监控。由此可以知道，电气自动化设备的主要控制顺序为上位机到PLC到控制器到现场设备。
4PLC与控制器
控制器主要包括变频器、软起动器、马达保护器等。为实现总线控制，需设置控制器参数。除了基本的额定电压、频率、电流、功率因数、总线地址等的设置外，对于变频器，还需要设置起停模式（如惯性、斜坡等）、加减速时间、控制信号源、频率源等；软起动器需要设置起停模式（如电压、力矩）、升降压时间、限流倍数、保护类别、输入输出功能等；马达保护器需要设置操作模式、保护设置、控制设置等。初始设置一般是通过控制器本身的键盘完成。也可以由PLC通过DP总线对控制器参数进行设置和修改，并对控制器的特性进行连续监测与控制。
为对不同控制方式的电机进行统一管理，PLC中设置统一的电机控制变量，包括电机控制类型、控制字、状态字、频率设定、频率反馈、电机电流、电机功率、故障代码。其中电机控制类型中显示变频器控制、软起动器控制、电机保护器控制、普通电机控制等信息。控制字中包括起停电机、故障复位。状态字包括运行/停止、总线/就地、故障、急停、合闸/分闸等信息。频率设定和频率反馈对应于变频器，电机电流、功率、故障代码对应于所有总线控制设备。故障代码是FCS较DCS优势之处，PLC通过总线读取故障代码后，可以对现场装置进行远方诊断，快速判断故障原因，排查故障。
5上位机与PLC
上位机与PLC的通讯，采用DAServer作为接口，DAServer根据设定时间比如1000ms来读写需要与PLC交互的数据。上位机则是以事件形式读取接口中的数据。这些数据信息的读写，需要上位机进行解码及编码，以对应到特定位，实现PLC中控制字及状态字在上位机画面的显示。对于自成系统的如球磨机等设备，由于自身存在很完备的监控系统，通过通讯读取需要特别关注的参数以显示在画面中。如球磨机的润滑油站、离合器、慢驱电机、主电机等的状态、报警等信息，轴瓦及定子温度、油压油流、振动等信息，陶瓷过滤机的循环泵、加酸泵、真空泵等相关信息。
6上位机与服务器
上位机与PLC之间的通讯使得画面可以获得设备运行的实时数据。如若需要生产的历史数据或关键的性能指标，则需要从服务器中获得数据。各PLC设备将总线传输的与生产密切相关的设备数据存储到服务器，上位机利用ActiveFactory分析报表工具读取服务器的历史数据，以跟踪生产信息，并对信息进行分析、计算、处理，得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率、耗电量、用水量等。工厂过程数据可视化后，管理人员能够在详细的数据趋势及信息基础上，采取行动优化生产过程。生成数据报表及设备管理报表，提高生产绩效。
7结束语
综上所述，加强对现场总线的电气自动化设备控制与管理的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的电气自动化设备控制与管理过程中，应该加强对现场总线关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
[1] 冯雷雷.关于FCS的电气自动化设备管理系统研究[J].科技资讯.2016（10）：60-62.
[2] 史亮.解析有关FCS的电气自动化设备管理系统[J].电子制作.2017（01）：115-116.
论文作者:韩名晓
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/25
标签：设备论文; 上位论文; 控制器论文; 电机论文; 总线论文; 现场总线论文; 电气自动化论文; 《电力设备》2017年第13期论文;