紡織生產(chǎn)控制系統(tǒng)中現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用

　　4 基于現(xiàn)場總線技術(shù)的紡織生產(chǎn)控制系統(tǒng)

　　紡織工業(yè)的信息化建設(shè)是未來幾年紡織工廠的追求和建設(shè)重點，而數(shù)字化的紡織生產(chǎn)體系正是其不可或缺的基礎(chǔ)。它將全面提升紡織工廠的管理水平，對工廠的技術(shù)、質(zhì)量、經(jīng)濟和服務(wù)推動的進步都將產(chǎn)生直接的明顯的推進作用。

　　數(shù)字化的紡織機械采用現(xiàn)代先進的控制技術(shù)：以CPU為核心的控制器，以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的新型驅(qū)動技術(shù)，以現(xiàn)場總線技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)及高速數(shù)據(jù)通訊技術(shù)。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時準(zhǔn)確采集和高速傳輸，實現(xiàn)分布式、現(xiàn)場化和抗干擾性能的提高，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、智能化，完成紡織機械與現(xiàn)代先進控制技術(shù)的結(jié)合，為紡織企業(yè)的信息化從設(shè)備層打下堅實的基礎(chǔ)。

　　按照網(wǎng)絡(luò)的連接結(jié)構(gòu)，一般將企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為4層：控制層、監(jiān)控層、管理層、信息層，基于現(xiàn)場總線技術(shù)的紡織生產(chǎn)信息化系統(tǒng)如圖1。

　　現(xiàn)場總線控制層是各種生產(chǎn)信息的來源。各種棉紡、織造、印染機械的控制器只要具有現(xiàn)場總線通訊接口，通過適當(dāng)?shù)木幊?，就可以將機械的運行數(shù)據(jù)實時傳送到監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線監(jiān)控層完成車間級設(shè)備檢測和控制。應(yīng)用組態(tài)軟件編程和現(xiàn)場總線網(wǎng) 絡(luò)，整合車間內(nèi)各個單臺機械設(shè)備控制系統(tǒng)，以清晰友好的人機界面實現(xiàn)全車間設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)、產(chǎn)量、效率的監(jiān)視，同時還可以對設(shè)備的工藝參數(shù)進行統(tǒng)一設(shè)置， 故障報警、參數(shù)記錄、顯示歷史趨勢和實時曲線，生成和打印各種生產(chǎn)報表。管理層是工廠級的信息管理系統(tǒng)。控制系統(tǒng)均可以按照用戶的需求，通過多種總線、工 業(yè)網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行處理并分類送到各個管理部門，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析和數(shù)據(jù)報表?，F(xiàn)場總線信息層將控制過程、信息管理、通信網(wǎng)絡(luò)融為一體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，有關(guān)人員登陸到Web 服務(wù)器，就可根據(jù)各自的權(quán)限監(jiān)控到生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備的運行情況。

　　5 應(yīng)用案例

　　由于現(xiàn)場總線技術(shù)在可靠性、開放性、經(jīng)濟性、全數(shù)字化傳送方面具有無比的優(yōu)越性，適應(yīng)了現(xiàn)代紡織工業(yè)的高質(zhì)量、低成本、小批量、多品種、快速響應(yīng)、高效低耗、清潔生產(chǎn)的需要，目前，現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)開始在紡紗、化纖、機織、針織、染整及服裝等紡織機械設(shè)備中得到大量的應(yīng)用，以簡化生產(chǎn)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，形成柔性化生產(chǎn)體系;保障產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本;促進了紡織工業(yè)的計算機集成化生產(chǎn)。

　　在國外推出的采用現(xiàn)場總線技術(shù)的化纖、織造及染整等設(shè)備中，將不同廠家標(biāo)準(zhǔn)的模塊化的現(xiàn)場設(shè)備分散在機器的各個部位，利用控制網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)將其組配成專用系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設(shè)計變得簡單 明了，降低了布線成本。例如，瑞士Sulze Textile 推出的G6300 劍桿織機，機器中的引緯、送經(jīng)、卷取、織邊均采用伺服電動機，主控制器為32 位的多處理器結(jié)構(gòu)，織機中各現(xiàn)場設(shè)備用CAN 現(xiàn)場總線連接組成控制網(wǎng)絡(luò)，織物規(guī)格的機織條件設(shè)定、控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換均可遠程控制或現(xiàn)場設(shè)定。德國THEN 推出的AIRFLOW AFT 匹染機，采用LonWorks現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的THEN-DYNET（TDN）控制系統(tǒng)，機器中的氣流控制閥、進水出水閥、換熱器控制閥等執(zhí)行器，染液溫度及布料速度等傳感器均為具備功能自治的現(xiàn)場設(shè)備，并且作為整機控制網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點與上位PLC控制器連接。

　　我國自1993年起開始對現(xiàn)場總線進行研究，并于1996年正式將現(xiàn)場總線技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)列為“九五”國家重點科技攻關(guān)項目，至1998年己有一些不完全的現(xiàn)場總線OEM新產(chǎn)品推出。國內(nèi)紡織機械廠不失時機地積極引進先進的現(xiàn)場總線技術(shù)，結(jié)合各類紡織機械的功能特點，在現(xiàn)場總線產(chǎn)品的系統(tǒng)集成上進行了重點研究。如上海二紡機股份有限公司開發(fā)的四電機驅(qū)動的粗紗機采用了CAN總線。大容量滌綸紡絲、后處理生產(chǎn)線全部采用Profibus總線。上海太平洋機電集團在開發(fā)的年產(chǎn)3萬噸滌綸短纖維成套設(shè)備中，研制了基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)，達到了國際同類產(chǎn)品的先進水平。

　　6 結(jié)束語

　　現(xiàn)場總線技術(shù)是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的變化，使自控系統(tǒng)朝著智能化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化的方向邁進，形成新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布式控制系統(tǒng)—現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為工業(yè)自動化的發(fā)展方向，為我國紡織工業(yè)的自動化領(lǐng)域提供了良好的機遇。隨著現(xiàn)場工業(yè)總線產(chǎn)品使用的普及，研發(fā)成本消化，生產(chǎn)成本降低，現(xiàn)場工業(yè)總線產(chǎn)品將大幅度應(yīng)用于紡織工業(yè)自動化系統(tǒng)，現(xiàn)場工業(yè)總線系統(tǒng)技術(shù)將在紡織自動化中得到普遍使用和長足的發(fā)展。