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A-B現場(chǎng)總線(xiàn)在“乳品加工”行業(yè)的應用
作者：
時(shí)間：2012-08-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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乳品加工是個(gè)多區域、多工藝協(xié)調運作的控制過(guò)程。因為最終產(chǎn)品和人體健康密切相關(guān)，所以對控制系統的精度、可靠性和實(shí)時(shí)性都提出了很高的要求。本文介紹了某乳品企業(yè)在對生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造時(shí)，成功地將A-B設備層、控制層、信息層網(wǎng)絡(luò )應用到整個(gè)生產(chǎn)的自動(dòng)化管理，大規模應用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，并取得了巨大的經(jīng)濟效益。
2002年，東北地區某乳品廠(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)擴建改造。該廠(chǎng)原來(lái)曾采用了眾多的PLC-5和SLC500系列產(chǎn)品，并通過(guò)DH+連接在一起。此次改造，該廠(chǎng)生產(chǎn)能力將擴大一半以上，改造過(guò)程涉及到原有控制系統的升級、替換和刪除。
鮮奶是不易保存的，所以整個(gè)乳品廠(chǎng)工程中最關(guān)鍵的問(wèn)題，是如何在不停產(chǎn)的基礎上，將原有功能和原有現場(chǎng)I/O設備的控制完整切換到新系統上。其次，是該如何采用一個(gè)更為合理、更為先進(jìn)、更為可靠的方案，以適應變頻器、智能化儀表等設備在工程上的大量應用。
為此該工程選用了ControlLogix系統，通過(guò)其強大的網(wǎng)絡(luò )功能，包括EtherNet、ControlNet和DH+等，成功地實(shí)現了不停產(chǎn)切換和擴建改造?？⒐ず蟮南到y信息層采用快速以太網(wǎng)為紐帶，實(shí)現了工控信息的發(fā)布和共享；控制層則以ControlNet為骨干，兼容DH+，有效地規劃了系統負荷，使網(wǎng)絡(luò )更快速更安全；設備層選用了RIO和DeviceNet，不僅大大節省了用戶(hù)投資和現場(chǎng)工作量，還使得信息更全面，實(shí)現了更靈活、更智能化的控制。
A-B現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)概述
乳品加工是一個(gè)復雜的多工藝協(xié)調控制系統，它包括產(chǎn)品制造系統：奶源、凈乳、配方、濃縮、干燥、干混、包裝；服務(wù)系統，如：蒸汽、熱風(fēng)、制冷、清洗；此外還有：凈化水、污水處理等系統。因為最終產(chǎn)品和人體健康密切相關(guān)，所以對控制系統的精度、可靠性和實(shí)時(shí)性都提出了很高的要求。
與其它品牌自動(dòng)化產(chǎn)品相比，A-B強大的網(wǎng)絡(luò )通訊功能是一大顯著(zhù)優(yōu)勢。NetLinx開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )結構包含了信息層、控制層和設備層三層網(wǎng)絡(luò )，NetLinx結構把網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、CIP（控制和信息協(xié)議）以及開(kāi)放式軟件接口結合在一起。根據特定的應用需求，用戶(hù)可以混合搭配一層、兩層或全部三層網(wǎng)絡(luò )，并可以在網(wǎng)絡(luò )間無(wú)縫地傳送數據。在該網(wǎng)絡(luò )結構體系下，羅克韋爾自動(dòng)化的Logix平臺為用戶(hù)提供了不同格式下控制的兼容性。
以太網(wǎng)（Ethernet）
以太網(wǎng)技術(shù)在近十幾年來(lái)發(fā)展得非常迅速。由于其應用的廣泛性和技術(shù)的先進(jìn)性，不僅壟斷了商用計算機的通信領(lǐng)域和過(guò)程控制領(lǐng)域中上層的信息管理與通信，而且在工業(yè)控制領(lǐng)域也得到了大規模的應用，并且也是今后工業(yè)現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的趨勢。EtherNet工業(yè)協(xié)議（EtherNet/IP）是一個(gè)開(kāi)放式工業(yè)網(wǎng)絡(luò )標準，采用IEEE802.3物理介質(zhì)及數據鏈路標準，提供了實(shí)時(shí)I/O消息和對等信息通訊。典型情況下，EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò )采用有源星型拓撲結構，設備組按點(diǎn)對點(diǎn)方式連接到交換機。交換機提供虛擬連接，有助于控制網(wǎng)絡(luò )碰撞并減少網(wǎng)絡(luò )堵塞。羅克韋爾自動(dòng)化產(chǎn)品中，PLC-5E系列和SLC5/05系列及ControlLogix產(chǎn)品都提供了以太網(wǎng)接口。
DH+（DataHighwayPlus）
DH+（DataHighwayPlus）是一種較早投入使用的工業(yè)局域網(wǎng)，可用于PLC、計算機、人機界面產(chǎn)品等之間進(jìn)行數據傳送。所有的增強型PLC-5及SLC5/04都有內置的DH+通訊口，加上DH+使用便宜的網(wǎng)絡(luò )介質(zhì)和最長(cháng)達3000米的傳輸距離，它在各行業(yè)都得到了廣泛的應用。但是，由于DH+網(wǎng)采用令牌傳送協(xié)議，在節點(diǎn)過(guò)多時(shí)（超過(guò)20個(gè)）可導致傳輸實(shí)時(shí)性的降低，在此情況下，不適合于對安全及連鎖控制實(shí)時(shí)性要求較高的控制場(chǎng)合。
ControlNet
ControlNet是90年代以后開(kāi)發(fā)和應用的自動(dòng)化及控制網(wǎng)絡(luò )，該網(wǎng)絡(luò )集數種網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)于一身，擁有I/O、PLC互鎖、信息傳輸以及在同一網(wǎng)上編程等功能。它是一種用于對信息傳送有時(shí)間苛刻要求的、高速確定性網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)它允許傳送無(wú)時(shí)間苛求的報文數據，但不會(huì )對有時(shí)間苛求的數據傳送造成沖擊。ControlNet采用了生產(chǎn)者/客戶(hù)（Producer/Consumer）模式，這種模式允許網(wǎng)絡(luò )上的所有節點(diǎn)，同時(shí)從單個(gè)的數據源存取相同的數據。其最主要的特點(diǎn)是：更強的系統功能；更高的效率，因為數據的發(fā)送與客戶(hù)的數量無(wú)關(guān)；精確的同步化，因為數據同時(shí)到達每個(gè)節點(diǎn)。
DeviceNet是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )，可以將底層的設備直接與車(chē)間級控制器相連，如：限位開(kāi)關(guān)、光電傳感器、變頻器、電力監控模塊及觸摸屏等，而無(wú)需通過(guò)硬線(xiàn)將它們與I/O模塊連接。這種連接極大的改進(jìn)了設備間的通訊功能，并可提供診斷、預測故障等功能。
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