PROFIBUS總線技術(shù)在清梳聯(lián)系統(tǒng)中的應用

1 引言

　　隨著當今計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡集成化的控制系統(tǒng)是工業(yè)自動化系統(tǒng)發(fā)展的必由之路。而現(xiàn)場總線（Fieldbus）是上世紀90年代初發(fā)展形成的，廣泛應用于過程自動化、制造自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設備互聯(lián)通訊網(wǎng)絡。國際電工委員會（IEC）在IEC61158中給現(xiàn)場總線下了一個明確的定義：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串形、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線[1]。它的關(guān)鍵特點是：在體系結(jié)構(gòu)上成功地實現(xiàn)了串行連接，一舉克服了并行連接的許多不足;在技術(shù)上成功地解決了開發(fā)競爭和設備兼容兩個難題，實現(xiàn)了現(xiàn)場設備的高度智能化、互換性和控制功能的徹底分散化。從而使現(xiàn)場總線技術(shù)和其他技術(shù)相比，在設備的硬件數(shù)量和投資、安裝費用、維護費用、系統(tǒng)的控制精度和可靠性以及用戶的自主選擇權(quán)上都顯示出了巨大的優(yōu)越性[1]。PROFIBUS（PROcess Fieldbus）總線技術(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(xiàn)，在現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域中成為領(lǐng)跑者。而PROFIBUS-DP技術(shù)是一般用于車間設備級的高速數(shù)據(jù)通信，主站通過標準的PROFIBUS-DP專用電纜與分散的現(xiàn)場設備進行通信，對整個DP網(wǎng)絡進行管理和控制。在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡中多數(shù)數(shù)據(jù)交換是周期性的，另外還提供強大的網(wǎng)絡以及參數(shù)配置、故障診斷和報警處理等的非循環(huán)通信[2]。

　　本系統(tǒng)將PROFIBUS總線技術(shù)應用在紡織行業(yè)的清梳聯(lián)工序的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)中，采用西門子S7-300系列的PLC作為控制系統(tǒng)的主站，將分散的紡織機械設備作為控制系統(tǒng)的從站，將需要的數(shù)據(jù)信息通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡進行采集和處理。下面主要針對清梳聯(lián)工序，闡述控制網(wǎng)絡的總線構(gòu)成以及軟件實現(xiàn)，并分析了PROFIBUS總線技術(shù)在紡織行業(yè)中應用的優(yōu)勢。

2 系統(tǒng)簡介

　　典型的紡織生產(chǎn)過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、絡筒工序等生產(chǎn)流程。其中清花工序和梳棉工序簡稱清梳聯(lián)工序。清花工序又稱開清棉，主要對原棉進行混合、開松、除雜，并去除羽毛、尼龍線、碎布、絲麻等異性纖維，主要由往復式抓棉機、開棉機、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(jié)、雜質(zhì)、疵點及部分短纖維，在梳棉工藝過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(tǒng)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(xiàn)場設備數(shù)量多、分布范圍廣、信號類型復雜、在線故障診斷以及報警等功能不強，整個系統(tǒng)的可維護性差，集中智能化管理困難，并且不同廠家的設備兼容性差，系統(tǒng)的開放性、集成性不強，給整個工序的信息監(jiān)控、數(shù)據(jù)集成、生產(chǎn)管理等帶來了極大的困難，大大的影響了企業(yè)生產(chǎn)效率的提高、經(jīng)濟效益的增長和市場競爭力的增強。

3 系統(tǒng)設計

　　3.1 方案選擇

　　由于清梳聯(lián)工序的生產(chǎn)信號類型復雜，紡織機械設備數(shù)量多，類型雜，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)未來的發(fā)展方向，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)信息采集及處理、事故分析及故障診斷、報表統(tǒng)計及打印、設備遠程控制、信息通信、實時在線診斷和生產(chǎn)管理等功能，滿足現(xiàn)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的總線技術(shù)構(gòu)成以S7-300PLC作為系統(tǒng)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，實現(xiàn)生產(chǎn)控制和企業(yè)管理的管控一體化。