冗余現(xiàn)場總線技術(shù)在打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上的應(yīng)用分析

王磊 馬知行

摘 要：既往的現(xiàn)場總線技術(shù)存在著諸多缺點(diǎn)，比如抗干擾能力差，可靠性差、接頭容易松動(dòng)及安裝難度大等，因而當(dāng)設(shè)備長時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，非常容易發(fā)生故障。對(duì)此，本文介紹了一種打葉復(fù)烤生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)運(yùn)用了冗余ControlNet現(xiàn)場總線、分布式I/O技術(shù)、環(huán)形的工業(yè)以太網(wǎng)等，使得打葉復(fù)烤生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備控制的總體可靠性與穩(wěn)定性得到顯著提升，且更加容易進(jìn)行維護(hù)與集成擴(kuò)展。

關(guān)鍵詞：冗余現(xiàn)場總線;打葉復(fù)烤生產(chǎn)線;分布式I/O技術(shù)

為了能夠提高生產(chǎn)效率及過程控制質(zhì)量，更好的順應(yīng)精細(xì)化加工需要，現(xiàn)場總線技術(shù)在煙草行業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，針對(duì)傳統(tǒng)類型的現(xiàn)場總線技術(shù)而言，盡管能夠?qū)崟r(shí)采集與控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)，但仍有許多不足與缺陷，比如安裝難度大、接地要求高即可靠性差等，所以，當(dāng)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，甚至停機(jī)，因而對(duì)生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量造成了比較大的影響。本文探討了一種新型的冗余現(xiàn)場總線技術(shù)，就其在打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上的實(shí)際應(yīng)用作一分析。

1 系統(tǒng)的基本機(jī)構(gòu)分析

針對(duì)整條生產(chǎn)線而言，其電控系統(tǒng)主要由變頻器、部分低壓電器件、軟啟動(dòng)器及PLC等構(gòu)成，都選用的是美國Rockwell公司所開發(fā)的驅(qū)動(dòng)與自動(dòng)化產(chǎn)品;對(duì)于全線電控系統(tǒng)而言，均選用的是總線控制方式，也就是選用現(xiàn)場分布式I/O箱結(jié)合主控柜的控制方式。針對(duì)各控制段來講，均由主控柜、現(xiàn)場操作站及控制子站等構(gòu)成，而對(duì)于各子站、觸摸屏、FLEX I/O、軟啟動(dòng)器及變頻器來講，其與主站之間均選用的是冗余ControlNet，而中控室上位機(jī)或者是現(xiàn)場觸摸屏來進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控與運(yùn)行操作。另外，還需要指出的是，在各個(gè)工藝段主站PLC機(jī)架上，均配置有對(duì)應(yīng)的一塊1756-ENB模塊，借助于冗余數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，以及環(huán)形以太網(wǎng)，來實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信。在全線上，一共設(shè)置了PLC8組，其中，針對(duì)打葉段、預(yù)處理段、真空回潮段、碎葉段、片煙復(fù)烤與碎葉段等均有一套與之相搭配的Logix5550系列的PLC，而在選用的處理器上，即為1756-L63型;而在配方段、除塵段即梗復(fù)烤段而言，均配置有一套上述系列的PLC;選用的是1756-L61型的處理器。

2 軟件設(shè)計(jì)分析

冗余ControlNet程序流程是：（1）當(dāng)程度已經(jīng)“開始”及“初始化”之后，便開展A/B網(wǎng)的信號(hào)檢測;（2）對(duì)A/B是否同時(shí)出現(xiàn)故障進(jìn)行判斷，若為“是”，那么此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信便會(huì)發(fā)出報(bào)警，程序便會(huì)返回至“初始化”階段;若為“否”，則開展后續(xù)判斷;（3）對(duì)A網(wǎng)有無故障進(jìn)行判斷，若為“是”，那么A網(wǎng)便會(huì)報(bào)警，此時(shí)通訊指示燈為紅閃，且切換成B網(wǎng)通訊;若為“否”，那么便開展后續(xù)判斷;（4）對(duì)B網(wǎng)有無故障進(jìn)行判斷，若為“是”，那么B網(wǎng)便會(huì)報(bào)警，且其通訊指示燈處于紅閃狀態(tài)，并切換成A網(wǎng)通訊;若為“否”，那么進(jìn)行下一判斷;（5）若A與B網(wǎng)均沒有通訊故障，那么對(duì)A網(wǎng)、B網(wǎng)的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行判斷，如果A>B時(shí)，那么選擇A網(wǎng)通訊，不然，則選B網(wǎng)。

3 硬件設(shè)計(jì)

本文以片煙復(fù)烤控制系統(tǒng)為例，設(shè)計(jì)其硬件部分。針對(duì)片煙復(fù)烤段而言，其主要由一組處于獨(dú)立狀態(tài)的PLC當(dāng)作其主控制器，而對(duì)于電源以及其它控制電路來講，在具體的通訊上，直接與PLC上的DI/DO模塊來完成。而在PLC機(jī)架上，則配置有ControlNet通訊模塊，即17546-CNBR，需要指出的是，在同一個(gè)機(jī)架上，其1756-CNBR數(shù)量需<5塊;軟啟動(dòng)器與變頻器與其中的1塊1756-CNBR共同組建成一個(gè)處于獨(dú)立狀態(tài)的ControlNet-1，而對(duì)于FLEX I/O子站與現(xiàn)場操作站來講，其則與1塊1756-CNBR板組合在一起，形成處于獨(dú)立狀態(tài)的ControlNet-2。針對(duì)各ControlNet而言，均有2個(gè)通訊鏈路，分別為A網(wǎng)與B網(wǎng)，且彼此間相互冗余，各臺(tái)軟啟動(dòng)器、變頻器、現(xiàn)場FLEX I/O子站來講，均為1個(gè)PLC，且均占用了1個(gè)節(jié)點(diǎn)。而對(duì)于各個(gè)網(wǎng)段而言，其允許的分解器數(shù)量最多為48個(gè)，而網(wǎng)段的電纜長度緊密相關(guān)于節(jié)點(diǎn)數(shù)。

由電纜走向設(shè)計(jì)顯示，ControlNet-1所使用的同軸電纜的長度是110m，而ControlNet-2為380m，相比于最大允許電纜長度，均偏小，如果將電纜的長度延長，可增加中繼器，或者是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)成星型結(jié)構(gòu)。為了能使ControlNet系統(tǒng)保持正常工作狀態(tài)，各通訊鏈路的兩端，都需要根據(jù)實(shí)際情況，安裝75?的終端電阻。相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線，冗余ControlNet主要有如下優(yōu)點(diǎn)：針對(duì)ControlNet現(xiàn)場總線來講，其實(shí)為一種新型的雙鏈路結(jié)構(gòu)，如果其中的一鏈路信號(hào)比較弱，或者是出現(xiàn)故障情況，那么可自動(dòng)切換至另外一鏈路來工作;而在分接器支線電纜上，設(shè)置有固定的鐵氧體磁環(huán)，對(duì)噪聲具有抑制作用，并且還能時(shí)網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性增強(qiáng);針對(duì)傳輸介質(zhì)而言，其即同軸電纜，具有比較強(qiáng)的抗干擾性;網(wǎng)絡(luò)所選用的是專門制作的固件連接，牢固并且不容易出現(xiàn)松動(dòng)。

4 結(jié)語

綜上，針對(duì)這一打葉復(fù)烤生產(chǎn)線而言，其經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行后，控制系統(tǒng)比較的可靠且穩(wěn)定，冗余ControlNet現(xiàn)場總線與環(huán)行的工業(yè)以太網(wǎng)，使打葉復(fù)烤生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備控制的可靠性與實(shí)時(shí)性均得到提升，且更加方便進(jìn)行維護(hù)與集成擴(kuò)展，除此之外，還能把傳統(tǒng)現(xiàn)場總線應(yīng)用中的不足較好的克服掉，應(yīng)用效果好。

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