PROFIBUS FCS 及工業(yè)Ethernet在料香配送系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言

　　在煙草行業(yè)中，卷煙的質(zhì)量及品質(zhì)主要由不同品質(zhì)煙葉摻兌比例及所施加的料液及表香來(lái)決定。其中料香生產(chǎn)中的高精度配制、高效安全的生產(chǎn)過(guò)程以及信息化的監(jiān)控、調(diào)度管理至關(guān)重要。采用PROFIBUS FCS（Fieldbus Control System 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)連接的可編程邏輯控制器以及運(yùn)行于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之上的組態(tài)軟件構(gòu)建三層管控一體化網(wǎng)絡(luò)做為料香配送生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代煙草行業(yè)先進(jìn)控制方式的趨勢(shì)和方向。基于以上方式的系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)某大型煙草企業(yè)投入使用，取得良好效果。

1 料香配送系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)

　　料香配送系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖可見(jiàn)，料香配送系統(tǒng)由兩大部分組成：配料系統(tǒng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)。配料系統(tǒng)接收廠級(jí)網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)給的當(dāng)天配料液（后簡(jiǎn)稱(chēng)料）、表香（后簡(jiǎn)稱(chēng)香）的牌號(hào)和產(chǎn)量，操作人員啟動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)，并將配制好的料香送至儲(chǔ)存區(qū)。儲(chǔ)存系統(tǒng)接收來(lái)自配料系統(tǒng)的信號(hào)安裝配方號(hào)儲(chǔ)存配制好的料香，每送完一次清洗一次管路。同時(shí)接收制絲線加料、加香（總稱(chēng)加料）系統(tǒng)的命令完成輸送料香、回收余料和清洗管路等動(dòng)作。儲(chǔ)存區(qū)的公共系統(tǒng)提供整個(gè)配送系統(tǒng)所需的壓縮空氣、工藝熱水和用于香料生產(chǎn)的溶劑?？紤]到生產(chǎn)的保密性，配料區(qū)和儲(chǔ)存區(qū)建筑上隔離，通過(guò)工藝管路連接。儲(chǔ)存區(qū)按可以無(wú)人職守設(shè)計(jì)，儲(chǔ)存系統(tǒng)的總電源可以由配料區(qū)和制絲線遠(yuǎn)程開(kāi)啟。

2 基于FCS和工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2.1 FCS簡(jiǎn)介

　　FCS是繼基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)（DCS）后的新一代控制系統(tǒng)。它的出現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的自動(dòng)化儀表、集散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制器（PLC）在體系和結(jié)構(gòu)功能上產(chǎn)生了重大的變革。具有高度開(kāi)放性、互可操作性與互用性、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等特點(diǎn)。使用基于FCS的管控系統(tǒng)可以節(jié)省硬件數(shù)量與投資、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)、用戶(hù)具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)、提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。

　　FCS從網(wǎng)絡(luò)概念上說(shuō)，還是一個(gè)低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)。它可與因特網(wǎng)（Internet）、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）相連，且位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層，因而又稱(chēng)之為底層網(wǎng)Infranet。它作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最顯著的特征是具有開(kāi)放統(tǒng)一的通信協(xié)議。由于現(xiàn)場(chǎng)總線肩負(fù)著生產(chǎn)運(yùn)行一線測(cè)量控制的特殊任務(wù)，它要求信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，且多為短幀傳送，傳輸速率一般在幾kbps至十幾Mbps之間。本系統(tǒng)采用的PROFIBUS FCS即是其中一種，目前已在國(guó)內(nèi)外工業(yè)自動(dòng)化控制等領(lǐng)域廣泛使用。

　　2.2 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線介紹

　　PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是德國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)部于1986年?duì)款^組織開(kāi)發(fā)，1990年完成國(guó)家工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)——PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制定。根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA三個(gè)兼容版本。其中PROFIBUS-DP是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速通信連接，專(zhuān)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備分散I/O之間通信設(shè)計(jì)，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率可達(dá)12Mbps，一般構(gòu)成單主站系統(tǒng);PROFIBUS-FMS主要解決車(chē)間級(jí)通用性通信任務(wù)，提供大量的通信服務(wù)，完成中等速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)，用于傳感器和執(zhí)行器、可編程邏輯控制器、低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備等一般自動(dòng)化控制;PROFIBUS-PA專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，提供標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全傳輸技術(shù)，用于對(duì)安全性要求較高的場(chǎng)合及有總線供電的站點(diǎn)。FMS和DP一般可混合使用。

　　PROFIBUS提供以下三種數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型：DP和FMS的RS485傳輸、PA的IEC1158-2傳輸和光纖（FO）。