CAN現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在煙草制絲線(xiàn)上的應用

根據國際電工委員會(huì )（IEC）和美國儀表協(xié)會(huì )（ISA）的定義，現場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現場(chǎng)設備和自動(dòng)化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡(luò )，它的關(guān)鍵標志是能支持雙向、多節點(diǎn)、總線(xiàn)式的全數字通訊。目前，國際上各種各樣的現場(chǎng)總線(xiàn)有幾百種之多，較著(zhù)名的有FF現場(chǎng)總線(xiàn)、HART現場(chǎng)總線(xiàn)、CAN現場(chǎng)總線(xiàn)、LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)、PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)等。

現場(chǎng)總線(xiàn)控制模式具有協(xié)議簡(jiǎn)單開(kāi)放、容錯能力強、實(shí)時(shí)性高、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點(diǎn)，是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢。而作為在自動(dòng)化控制方面走在前沿的卷煙生產(chǎn)企業(yè)，在近年來(lái)的卷煙技術(shù)改造過(guò)程中充分利用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)改造傳統的控制系統。其中，對香煙質(zhì)量起著(zhù)舉足輕重作用的制絲生產(chǎn)線(xiàn)因其設備分散，且工藝變化多，對控制系統提出了靈活、有柔性、更新?lián)Q代方便等要求，這些要求正好給現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)提供了大顯身手的舞臺。

二、CAN現場(chǎng)總線(xiàn)概述

CAN（ControllerArea Network）總線(xiàn)是一種有較好效率支持分散實(shí)時(shí)控制系統的串行通訊協(xié)議，并具有較高的安全等級。CAN總線(xiàn)可以被用于多主機系統，尤其適合于網(wǎng)絡(luò )智能型設備以及系統或子系統中的傳感器和執行器件。在CAN網(wǎng)絡(luò )里沒(méi)有我們習慣印象中的設備地址號或站號，而是把信息區分成優(yōu)先次序發(fā)送。CAN總線(xiàn)由于其高可靠性及獨特的設計，為許多行業(yè)所采用，目前已形成國際標準，并被公認為幾種最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。

三、現場(chǎng)總線(xiàn)選型說(shuō)明

南寧卷煙廠(chǎng)6000kg/h制絲線(xiàn)電控系統現場(chǎng)總線(xiàn)選擇基于以下幾方面的考慮：

（1）現場(chǎng)總線(xiàn)的性能

（2）與現場(chǎng)總線(xiàn)連接的控制器的性能

（3）現場(chǎng)總線(xiàn)、PLC控制器器件提供商所能提供的監控系統軟件及其與數據庫系統連接的性能

通過(guò)對比煙草企業(yè)常用的CAN總線(xiàn)及PROFIBUS總線(xiàn)，我們確定現場(chǎng)總線(xiàn)系統為DeviceNet（設備網(wǎng)）和ControlNet（控制網(wǎng)），器件廠(chǎng)商選擇美國AB公司，系統網(wǎng)絡(luò )結構圖見(jiàn)圖1。

基于CAN總線(xiàn)的DeviceNet是一種易于連接的總線(xiàn)，用于PLC與現場(chǎng)設備之間的通訊網(wǎng)絡(luò )。它可連接開(kāi)關(guān)、拖動(dòng)裝置、固態(tài)過(guò)載保護裝置、條形碼閱讀器、I/O和人機界面等，傳輸速率為125-500kbps。DeviceNet通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )，將底層的設備直接和車(chē)間級控制器相連，而無(wú)需通過(guò)硬線(xiàn)將它們與I/O模塊連接。世界范圍的150多個(gè)銷(xiāo)售商支持開(kāi)放式DeviceNet。DeviceNet基于生產(chǎn)者/客戶(hù)（Producer/Consumer）的網(wǎng)絡(luò )模式，可使控制數據同時(shí)到達操作的每一個(gè)單元，具有可靠和高效的數據處理能力。

圖1系統網(wǎng)絡(luò )結構圖

基于CAN總線(xiàn)的ControlNet是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò )，用于對時(shí)間有苛刻要求的應用場(chǎng)合的信息傳輸。作為最底層和以太網(wǎng)之間的中間通訊網(wǎng)絡(luò )，它為對等通信提供實(shí)時(shí)控制和報文傳送服務(wù)。ControlNet同樣基于生產(chǎn)者/客戶(hù)（Producer/Consumer）的網(wǎng)絡(luò )模式。ControlNet具有高吞吐量、資源共享、組態(tài)和編程簡(jiǎn)單、支持冗余介質(zhì)、體系結構靈活和安裝費用低等特點(diǎn)。

四、系統結構

按照“以信息為基礎、管理為主導、控制為中心”的設計理念，南寧卷煙廠(chǎng)6000kg/h制絲線(xiàn)電控系統按功能劃分為三個(gè)層次（見(jiàn)圖2），即：信息管理層，過(guò)程控制層，現場(chǎng)設備層。其中：

（1）設備控制層：采用DeviceNet連接各BL20分布式I/O站、變頻器、電子秤、核子秤、水分儀、操作面板等，通過(guò)具備現場(chǎng)總線(xiàn)接口的主控制器（SLC504或Logix5555）實(shí)現對各工藝段設備的組合和單機控制，以此滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

（2）集中監控層：作為控制系統的入機交互接口，通過(guò)中央監控計算機PC和RSView32監控軟件實(shí)現對生產(chǎn)線(xiàn)的組合操作、狀態(tài)監控、工藝參數控制參數顯示和設定、故障診斷定位和報警顯示、記錄等。

（3）信息管理層：負責處理全線(xiàn)運行過(guò)程中的綜合信息，包括人工檢測和錄入工藝、設備、質(zhì)量等數據，并提供完整的統計數據和各種分析圖表等。

五、系統功能

1、設備控制層功能

（1）全線(xiàn)及分段順序啟/停，設備加工動(dòng)作的自動(dòng)控制；

（2）采集溫度、壓力、水分、流量等過(guò)程參數，進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制；

（3）緊急停機；

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