PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)在清梳聯(lián)系統中的應用

1 引言

　　隨著(zhù)當今計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )集成化的控制系統是工業(yè)自動(dòng)化系統發(fā)展的必由之路。而現場(chǎng)總線(xiàn)（Fieldbus）是上世紀90年代初發(fā)展形成的，廣泛應用于過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化等領(lǐng)域的現場(chǎng)智能設備互聯(lián)通訊網(wǎng)絡(luò )。國際電工委員會(huì )（IEC）在IEC61158中給現場(chǎng)總線(xiàn)下了一個(gè)明確的定義：安裝在制造或過(guò)程區域的現場(chǎng)裝置與控制室內的自動(dòng)控制裝置之間的數字式、串形、多點(diǎn)通信的數據總線(xiàn)稱(chēng)為現場(chǎng)總線(xiàn)[1]。它的關(guān)鍵特點(diǎn)是：在體系結構上成功地實(shí)現了串行連接，一舉克服了并行連接的許多不足;在技術(shù)上成功地解決了開(kāi)發(fā)競爭和設備兼容兩個(gè)難題，實(shí)現了現場(chǎng)設備的高度智能化、互換性和控制功能的徹底分散化。從而使現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和其他技術(shù)相比，在設備的硬件數量和投資、安裝費用、維護費用、系統的控制精度和可靠性以及用戶(hù)的自主選擇權上都顯示出了巨大的優(yōu)越性[1]。PROFIBUS（PROcess Fieldbus）總線(xiàn)技術(shù)又以其技術(shù)的成熟性、完成性和應用的可靠性等多方面的表現，在現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域中成為領(lǐng)跑者。而PROFIBUS-DP技術(shù)是一般用于車(chē)間設備級的高速數據通信，主站通過(guò)標準的PROFIBUS-DP專(zhuān)用電纜與分散的現場(chǎng)設備進(jìn)行通信，對整個(gè)DP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行管理和控制。在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )中多數數據交換是周期性的，另外還提供強大的網(wǎng)絡(luò )以及參數配置、故障診斷和報警處理等的非循環(huán)通信[2]。

　　本系統將PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)應用在紡織行業(yè)的清梳聯(lián)工序的數據集成系統中，采用西門(mén)子S7-300系列的PLC作為控制系統的主站，將分散的紡織機械設備作為控制系統的從站，將需要的數據信息通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行采集和處理。下面主要針對清梳聯(lián)工序，闡述控制網(wǎng)絡(luò )的總線(xiàn)構成以及軟件實(shí)現，并分析了PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)在紡織行業(yè)中應用的優(yōu)勢。

2 系統簡(jiǎn)介

　　典型的紡織生產(chǎn)過(guò)程主要包括了清花工序、梳棉工序、預并條工序、條并聯(lián)工序、并條工序、精梳工序、粗紗工序、細紗工序、絡(luò )筒工序等生產(chǎn)流程。其中清花工序和梳棉工序簡(jiǎn)稱(chēng)清梳聯(lián)工序。清花工序又稱(chēng)開(kāi)清棉，主要對原棉進(jìn)行混合、開(kāi)松、除雜，并去除羽毛、尼龍線(xiàn)、碎布、絲麻等異性纖維，主要由往復式抓棉機、開(kāi)棉機、混棉機、清棉機、微塵異纖分離機等設備組成。梳棉工序主要有各種型號的梳棉機組成，梳理棉纖維使其分離成單纖維狀態(tài)，清除筵棉中的棉結、雜質(zhì)、疵點(diǎn)及部分短纖維，在梳棉工藝過(guò)程中也具有一定的均勻、混合作用，最后將制成的棉條（生條）圈放在條筒中。其典型的清梳聯(lián)生產(chǎn)流程如圖1所示。

　　該系統主要由各種型號的18臺清花機和54臺梳棉機組成，但是由于清梳聯(lián)工序中現場(chǎng)設備數量多、分布范圍廣、信號類(lèi)型復雜、在線(xiàn)故障診斷以及報警等功能不強，整個(gè)系統的可維護性差，集中智能化管理困難，并且不同廠(chǎng)家的設備兼容性差，系統的開(kāi)放性、集成性不強，給整個(gè)工序的信息監控、數據集成、生產(chǎn)管理等帶來(lái)了極大的困難，大大的影響了企業(yè)生產(chǎn)效率的提高、經(jīng)濟效益的增長(cháng)和市場(chǎng)競爭力的增強。

3 系統設計

　　3.1 方案選擇

　　由于清梳聯(lián)工序的生產(chǎn)信號類(lèi)型復雜，紡織機械設備數量多，類(lèi)型雜，分布范圍廣，相互之間的通信能力不強，且部分產(chǎn)品采用的仍然是老式的PLC控制器，為了符合企業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，實(shí)現企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的數據信息采集及處理、事故分析及故障診斷、報表統計及打印、設備遠程控制、信息通信、實(shí)時(shí)在線(xiàn)診斷和生產(chǎn)管理等功能，滿(mǎn)足現代紡織工業(yè)的高質(zhì)量、低成本、大批量、快速響應、高效低耗、清潔生產(chǎn)的需要，采用基于PROFIBUS的總線(xiàn)技術(shù)構成以S7-300PLC作為系統主站、帶有DP通訊模塊的各種機械設備作為從站的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現生產(chǎn)控制和企業(yè)管理的管控一體化。