基于Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)的CIPS在制漿造紙工業(yè)中的應用方案

　?。?）過(guò)程控制層：現場(chǎng)總線(xiàn)是將自動(dòng)化最底層的現場(chǎng)控制器和現場(chǎng)智能儀表設備互聯(lián)的實(shí)時(shí)控制通信網(wǎng)絡(luò )，又稱(chēng)之為工廠(chǎng)的底層網(wǎng)絡(luò ) Infranet，遵循 ISO 的 OSI 開(kāi)放互聯(lián)參考模型的全部或部分協(xié)議。這一層可能包含有基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn) FF 的 HI 網(wǎng)段，或 HART, Profibus, LonWorks 等網(wǎng)段，同種通信協(xié)議的網(wǎng)段可采用網(wǎng)橋、中繼器連接，各不同通信協(xié)議的網(wǎng)段之間則采用網(wǎng)關(guān)相連，或直接在操作站的計算機內交換信息。

　　以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的過(guò)程控制層計算機網(wǎng)絡(luò )是企業(yè)信息集成的物質(zhì)基礎和運行環(huán)境，是實(shí)現資源共享和作業(yè)分布處理的工具與工作環(huán)境。它的設計與實(shí)施直接影響整個(gè)CIPS系統的性能與功能。

　　4.2 基于Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)的過(guò)程控制層

　　該部分以Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)為網(wǎng)絡(luò )平臺（如圖5），以SIMATIC PCS7自動(dòng)化系統為控制平臺，將企業(yè)所有過(guò)程高效率地、全范圍地集成到完整的企業(yè)環(huán)境中來(lái)，主要包括過(guò)程監控、先進(jìn)控制、過(guò)程優(yōu)化等。此外，質(zhì)量、儲運、公用工程、環(huán)境監控等也是過(guò)程級控制管理的重要組成部分。具體實(shí)現為：

　　分散過(guò)程控制裝置 主要由S7-400 PLC自動(dòng)化系統和分布式I/O組成，它不但可以完成復雜的控制任務(wù)，而且還可以作為一個(gè)系統部件通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與操作員站OS和工程站ES相連接。分布式I/O模塊插入ET200M分布式I/O站內，通過(guò)Profibus-DP連接到中央單元。

　　操作員站（OS） 操作員站通過(guò)通信處理器與工廠(chǎng)級的工業(yè)以太網(wǎng)相連， 采用了世界通用的數據/接口標準，包括OPC、OCX、ODBC以及WEB訪(fǎng)問(wèn)函數，即使是非常特殊的需求，PCS7中也能滿(mǎn)足。操作員通過(guò)上位機的Wincc對各個(gè)車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行監視和操作控制， WinCC人機界面軟件是各操作站操作控制和監控的基礎，可以保證數據的可靠性，它能使PC成為高效能的監控系統，其集成數據管理系統可以?xún)?yōu)化控制回路,并在調試過(guò)程中解決問(wèn)題。

　　工程師站（ES） 工程師站（也稱(chēng)為工程師系統）是由工程師根據上述制漿造紙工藝流程和各條生產(chǎn)線(xiàn)過(guò)程控制要求，為PCS7的操作員站、自動(dòng)化系統以及分布式I/O提供全廠(chǎng)范圍的編程。它包括一個(gè)帶有Windows NT Workstation操作系統的SIMATIC RI45 Desktop工業(yè)PC，增加了OS控制系統軟件、OS工程軟件、S7/PMC、工程師工具集、“基本塊”庫和“技術(shù)塊”庫，用于Profibus或工業(yè)以太網(wǎng)的組態(tài)軟件，以及帶有驅動(dòng)軟件的匹配接口模塊和與終端總線(xiàn)連接的接口。其通用的數據庫和相互兼容的工具在很大程度上防止了多重導入和可能的錯誤;使用工藝分級配置，工廠(chǎng)可以按照功能的不同進(jìn)行組態(tài);用戶(hù)只需處理所選擇的與過(guò)程任務(wù)一致的對象;使用來(lái)自CAE工具的工藝數據，使預先配置好的數據可以自動(dòng)重復使用。

　　通訊系統 SIMATIC PCS7的通訊系統包括系統總線(xiàn)和現場(chǎng)總線(xiàn)。系統總線(xiàn)是系統的主干，用來(lái)連接過(guò)程控制系統（自動(dòng)化系統AS、工程師站ES、操作員站OS）的所有部件，使它們之間能彼此通信。系統總線(xiàn)以工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus或MPI為基礎;現場(chǎng)總線(xiàn)用于連接自動(dòng)化系統和分布式I/O以及智能現場(chǎng)設備，使它們之間的數據以最小的安裝工作進(jìn)行傳輸。

　　工廠(chǎng)過(guò)程分析系統可以通過(guò)工業(yè)標準接口OPC獲取數據。當WinCC服務(wù)器出現故障時(shí),OPC通訊方式會(huì )自動(dòng)切換,從而避免數據丟失。用ISDN專(zhuān)線(xiàn)連接自動(dòng)化系統則能夠進(jìn)行遠程診斷和遠程組態(tài),確保工廠(chǎng)的穩定生產(chǎn)。

5 結束語(yǔ)

　　作為典型的流程工業(yè)，制漿造紙工業(yè)在整個(gè)國民經(jīng)濟中具有重要的地位和作用，實(shí)現制漿造紙工業(yè)的綜合自動(dòng)化，在提高它的經(jīng)濟效益的同時(shí)降低它對環(huán)境的污染，對國家和社會(huì )具有重要意義。在制漿造紙工業(yè)CIPS中采用現場(chǎng)總線(xiàn)作為底層通信網(wǎng)絡(luò )，所節省的設備、材料、施工、維護等費用達40%以上?，F場(chǎng)總線(xiàn)采用數字傳輸技術(shù),數字信號抗干擾能力強,精度高,無(wú)需采用抗干擾和提高精度的措施,而且,由于采用通信總線(xiàn)的連續方式,節省了電纜用量60%以上。

　　我國制漿造紙工業(yè)CIPS的研究起步較晚，而國外一些研究成果和企業(yè)成功的CIPS模式尚不適合我大多數制漿造紙企業(yè)的實(shí)際情況，加之流程工業(yè)與離散制造工業(yè)代表著(zhù)兩種不同的生產(chǎn)方式，這就決定了CIPS必定會(huì )有著(zhù)一些與CIMS截然不同的特點(diǎn)，因此，針對我國制漿造紙工業(yè)企業(yè)數量多，規模小，產(chǎn)品品種少，技術(shù)含量低，污染嚴重的特點(diǎn)，研究一種適合我制漿造紙工業(yè)的CIPS，具有重要的意思。

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