纺织生产控制系统中现场总线技术的研究及应用设计PG电子官方网站- PG电子试玩- APP下载
2025-10-28PG电子,PG电子官方网站,PG电子试玩,PG电子APP下载
随着我国纺织工业持续快速的发展,现代纺织技术将以电子信息技术为主导,以智能化生产为主要特征[1]。目前,国产纺织机械设备控制系统的开发多侧重于实现单台设备的纺织工艺性能自动化,将机器所具有的先进功能封闭在单机系统内,而忽略了系统的网络化构成,其结果势必使机器的结构(特别是其控制系统)愈来愈复杂,使机器成为纺织企业自动化体系中的“孤岛”。进入90年代以来,现场总线技术以及基于该技术的控制系统在国内外引起人们高度重视,成为世界范围内的自动化技术发展的热点,它综合运用了微处理器技术、网络技术、通信技术和自动控制技术,将微处理器置入现场自控设备,使设备具有数字计算和数字通信的能力,不但提高了信号测量、控制和传输的精度,也为实现其远程传输创造了条件。
ission)标准和现场总线基金会(FF,FieldbusFoundation)的定义,现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络[2]。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使其都具有数字计算和数字通信能力,成为能独立承担某些检测、控制和通信任务的网络节点。通过普通双绞线把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统;使用公开、规范的通信协议,在位于生产控制现场的多个微机化测控设备之间、以及现场仪表与用作监控、管理的远程计算机之间,实现数据传输与信息共享,形成各种适应实际需要的自动控制系统。
现场总线主要是面向过程控制,除传输数字与模拟信号的直接信息外,还可传输控制信息,网络交换的数据单元是帧(Frame)。与集散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)相比,现场总线控制系统(FieldbusControlSystem,FCS)具有可靠性高以及更好的安全性、互换性和互操作性、开放性、分散性等优点。
Profibus系列由Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA等3个兼容部分组成。Profibus采用了OSI模型的物理层、数据链路层,由这两部分形成了其标准第一部分的子集。Profibus的传输速率为9.6kbit/s~12Mbit/s,最大传输距离在12Mbit/s时为100m,1.5Mbit/s时为400m,可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线和光缆。主要应用领域有:DP型适合于加工自动化领域的应用,如制药、水泥、食品、电力、发电、输配电;FMS适用于纺织、楼宇自动化、
CAN的网络设计采用了符合ISO/OSI网络标准模型的三层结构模型:即物理层、数据链路层和应用层,网络的物理层和链路层的功能由CAN接口器件完成,而应用层的功能由处理器来完成。通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性;采用短帧结构,传输时间短,抗干扰;节点分不同优先级,可满足不同的实时性要求。其传输介质可以用双绞线、同轴电缆或光纤等,通讯速率最高可达1Mbit/s(40m),直接传输距离最远可达10km(5kbit/s)。主要应用领域有:汽车
LonWorks采用了与OSI参考模型相似的7层协议结构,LonWorks技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron芯片。Neuron芯片实现完整的LonWorks的LonTalk通信协议,节点间可以对等通信。LonWorks通信速率为78Kbit/s~1.25Mbit/s,支持多种物理介质,有双绞线、光纤、同轴电缆、电力线载波及无线通信等;并支持多种
组网灵活。主要应用领域有:工业控制、楼宇自动化、数据采集、SCADA系统等,在组建分布式监控网络方面有优越的性能。
WorldFIP现场总线体系结构分为过程级、控制级和监控级等3级,其协议由物理层、数据链路层和应用层组成。其通信速率有31.25Kbit/s、1Mbit/s、2.5Mbit/s、25Mbit/s。传输介质采用屏蔽双绞线和光纤。它能满足用户的各种需要,适合于集中型、分散型和主站/从站型等多种类型的应用结构。用单一的WorldFIP总线可满足过程控制、工厂制造加工和各种驱动系统的需要。主要应用领域有:电力工业、铁路、交通、工业控制、楼宇。
数字化的纺织机械采用现代先进的控制技术:以CPU为核心的控制器,以电力电子技术为基础的新型驱动技术,以现场总线技术为代表的网络及高速数据通讯技术。实现数据的实时准确采集和高速传输,实现分布式、现场化和抗干扰性能的提高,实现生产过程的自动化、智能化,完成纺织机械与现代先进控制技术的结合,为纺织企业的信息化从设备层打下坚实的基础。
和现场总线网络,整合车间内各个单台机械设备控制系统,以清晰友好的人机界面实现全车间设备的生产状态、产量、效率的监视,同时还可以对设备的工艺参数进行统一设置,故障报警、参数记录、显示历史趋势和实时曲线,生成和打印各种生产报表。管理层是工厂级的信息管理系统。控制系统均可以按照用户的需求,通过多种总线、工业网络建立数据库,对数据进行处理并分类送到各个管理部门,实现数据的查询、统计、分析和数据报表。现场总线信息层将控制过程、信息管理、通信网络融为一体,实现数据共享,有关人员登陆到Web服务器,就可根据各自的权限监控到生产现场的设备的运行情况。
由于现场总线技术在可靠性、开放性、经济性、全数字化传送方面具有无比的优越性,适应了现代纺织工业的高质量、低成本、小批量、多品种、快速响应、高效低耗、清洁生产的需要,目前,现场总线技术已经开始在纺纱、化纤、机织、针织、染整及服装等纺织机械设备中得到大量的应用,以简化生产系统组成结构,形成柔性化生产体系;保障产品质量,降低生产成本;促进了纺织工业的计算机集成化生产。
例如,瑞士SulzeTextile推出的G6300剑杆织机,机器中的引纬、送经、卷取、织边均采用伺服电动机
,主控制器为32位的多处理器结构,织机中各现场设备用CAN现场总线连接组成控制网络,织物规格的机织条件设定、控制数据转换均可远程控制或现场设定。德国THEN推出的AIRFLOWAFT匹染机,采用LonWorks现场总线控制网络结构的THEN-DYNET(TDN)控制系统,机器中的气流控制阀、进水出水阀、换热器控制阀等执行器,染液温度及布料速度等
传感器均为具备功能自治的现场设备,并且作为整机控制网络中的一个节点与上位PLC控制器连接。我国自1993年起开始对现场总线年正式将现场总线技术的研究和产品开发列为“九五”国家重点科技攻关项目,至1998年己有一些不完全的现场总线OEM新产品推出。国内纺织机械厂不失时机地积极引进先进的现场总线技术,结合各类纺织机械的功能特点,在现场总线产品的系统集成上进行了重点研究。如上海二纺机股份有限公司开发的四电机驱动
现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点之一,它的出现使传统的控制系统结构产生了革命性的变化,使自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进,形成新型的网络集成式全分布式控制系统现场总线控制系统。现场总线控制系统作为工业自动化的发展方向,为我国纺织工业的自动化领域提供了良好的机遇。随着现场工业总线产品使用的普及,研发成本消化,生产成本降低,现场工业总线产品将大幅度应用于纺织工业自动化系统,现场工业总线系统技术将在纺织自动化中得到普遍使用和长足的发展。


