CAN現(xiàn)場總線技術(shù)在煙草制絲線上的應(yīng)用

根據(jù)國際電工委員會（IEC）和美國儀表協(xié)會（ISA）的定義，現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，它的關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊。目前，國際上各種各樣的現(xiàn)場總線有幾百種之多，較著名的有FF現(xiàn)場總線、HART現(xiàn)場總線、CAN現(xiàn)場總線、LONWORKS現(xiàn)場總線、PROFIBUS現(xiàn)場總線等。

現(xiàn)場總線控制模式具有協(xié)議簡單開放、容錯能力強、實時性高、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點，是工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢。而作為在自動化控制方面走在前沿的卷煙生產(chǎn)企業(yè)，在近年來的卷煙技術(shù)改造過程中充分利用現(xiàn)場總線技術(shù)改造傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。其中，對香煙質(zhì)量起著舉足輕重作用的制絲生產(chǎn)線因其設(shè)備分散，且工藝變化多，對控制系統(tǒng)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(xiàn)場總線技術(shù)提供了大顯身手的舞臺。

二、CAN現(xiàn)場總線概述

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

三、現(xiàn)場總線選型說明

南寧卷煙廠6000kg/h制絲線電控系統(tǒng)現(xiàn)場總線選擇基于以下幾方面的考慮：

（1）現(xiàn)場總線的性能

（2）與現(xiàn)場總線連接的控制器的性能

（3）現(xiàn)場總線、PLC控制器器件提供商所能提供的監(jiān)控系統(tǒng)軟件及其與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連接的性能

通過對比煙草企業(yè)常用的CAN總線及PROFIBUS總線，我們確定現(xiàn)場總線系統(tǒng)為DeviceNet（設(shè)備網(wǎng)）和ControlNet（控制網(wǎng)），器件廠商選擇美國AB公司，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

基于CAN總線的DeviceNet是一種易于連接的總線，用于PLC與現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊網(wǎng)絡(luò)。它可連接開關(guān)、拖動裝置、固態(tài)過載保護(hù)裝置、條形碼閱讀器、I/O和人機界面等，傳輸速率為125-500kbps。DeviceNet通過一個開放的網(wǎng)絡(luò)，將底層的設(shè)備直接和車間級控制器相連，而無需通過硬線將它們與I/O模塊連接。世界范圍的150多個銷售商支持開放式DeviceNet。DeviceNet基于生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer）的網(wǎng)絡(luò)模式，可使控制數(shù)據(jù)同時到達(dá)操作的每一個單元，具有可靠和高效的數(shù)據(jù)處理能力。

圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

基于CAN總線的ControlNet是一種高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于對時間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸。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時控制和報文傳送服務(wù)。ControlNet同樣基于生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer）的網(wǎng)絡(luò)模式。ControlNet具有高吞吐量、資源共享、組態(tài)和編程簡單、支持冗余介質(zhì)、體系結(jié)構(gòu)靈活和安裝費用低等特點。

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按照“以信息為基礎(chǔ)、管理為主導(dǎo)、控制為中心”的設(shè)計理念，南寧卷煙廠6000kg/h制絲線電控系統(tǒng)按功能劃分為三個層次（見圖2），即：信息管理層，過程控制層，現(xiàn)場設(shè)備層。其中：

（1）設(shè)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，通過具備現(xiàn)場總線接口的主控制器（SLC504或Logix5555）實現(xiàn)對各工藝段設(shè)備的組合和單機控制，以此滿足生產(chǎn)要求。

（2）集中監(jiān)控層：作為控制系統(tǒng)的入機交互接口，通過中央監(jiān)控計算機PC和RSView32監(jiān)控軟件實現(xiàn)對生產(chǎn)線的組合操作、狀態(tài)監(jiān)控、工藝參數(shù)控制參數(shù)顯示和設(shè)定、故障診斷定位和報警顯示、記錄等。

（3）信息管理層：負(fù)責(zé)處理全線運行過程中的綜合信息，包括人工檢測和錄入工藝、設(shè)備、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，并提供完整的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和各種分析圖表等。

五、系統(tǒng)功能

1、設(shè)備控制層功能

（1）全線及分段順序啟/停，設(shè)備加工動作的自動控制；

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

（3）緊急停機；

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