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(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場(chǎng)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(duì)等通信提供實(shí)時(shí)控制和報(bào)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(jiǎn)單、支持冗余介質(zhì)、體系結(jié)構(gòu)靈活和安裝費(fèi)用低等特點(diǎn)。

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(jì)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(gè)層次（見圖2），即：信息管理層，過程控制層，現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線接口的主控制器（SLC504或Logix5555）實(shí)現(xiàn)對(duì)各工藝段設(shè)備的組合和單機(jī)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(jī)交互接口，通過中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)PC和RSView32監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)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(bào)警顯示、記錄等。

（3）信息管理層：負(fù)責(zé)處理全線運(yùn)行過程中的綜合信息，包括人工檢測(cè)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(jì)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(dòng)作的自動(dòng)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(dòng)控制；

（3）緊急停機(jī)；

圖2系統(tǒng)層次劃分圖

（4）接受中央控制室控制指令、調(diào)度指令、參數(shù)調(diào)節(jié)指令，采集現(xiàn)場(chǎng)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送至集中監(jiān)控層和信息管理層；

（5）貯柜根據(jù)工藝要求自動(dòng)切換；

（6）對(duì)被控電機(jī)提供完善的過流、過熱、缺相、短路保護(hù)功能；

（7）采用聲、光報(bào)警，具有完善的故障檢測(cè)及報(bào)警提示功能。

2、集中監(jiān)控層功能
（1）監(jiān)視功能

a.模擬顯示各部分設(shè)備運(yùn)行狀況，包括設(shè)備主要?jiǎng)幼鞯膭?dòng)態(tài)顯示、電機(jī)的運(yùn)行狀況、測(cè)控元件狀態(tài)；

b.工藝參數(shù)顯示，包括數(shù)字、棒圖、趨勢(shì)圖等形式；

c.報(bào)警顯示，用文本或窗口彈出的方式顯示當(dāng)前報(bào)警的時(shí)間、位置、內(nèi)容。設(shè)報(bào)警綜合顯示界面，顯示歷史報(bào)警的信息；

（2）控制功能

a.全線或局部的啟/停及其它操作

b.工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、查詢

c.分級(jí)授權(quán)管理

d.在線編程功能

（3）在線診斷幫助功能

a.診斷功能，出現(xiàn)故障時(shí)給出故障的內(nèi)容及解決方案。

b.幫助功能，提供給操作人員進(jìn)行操作和維護(hù)的在線幫助支持。

3、信息管理層功能

（1）生產(chǎn)管理

（2）工藝管理

（3）質(zhì)量管理

（4）設(shè)備管理

（5）報(bào)表生成

六、系統(tǒng)特性

與傳統(tǒng)的控制模式相比，基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式的南寧卷煙廠制絲生產(chǎn)線電控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）用分布式I/O代替集中I/O，用總線通訊代替點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，使系統(tǒng)配置占地面積大大減少，控制電纜、動(dòng)力電纜和橋架費(fèi)用減少70%，降低了系統(tǒng)安裝成本。現(xiàn)場(chǎng)I/O箱實(shí)現(xiàn)設(shè)備就近驅(qū)動(dòng)，大大節(jié)約安裝調(diào)試時(shí)間。

（2）工藝段劃分合理，本電控系統(tǒng)基本上以物料存貯設(shè)備（各類貯柜）作為獨(dú)立工藝段的分割點(diǎn)，使得各工藝段的設(shè)備工作狀態(tài)相對(duì)獨(dú)立。當(dāng)其中某工藝段設(shè)備故障停機(jī)甚至掉電時(shí)，并不影響其它工藝段的設(shè)備運(yùn)行。同時(shí)基于成本方面的考慮，在控制段的劃分上根據(jù)工藝段的歸屬設(shè)置統(tǒng)一的CPU。全電控系統(tǒng)包括12個(gè)獨(dú)立工藝段，由8個(gè)控制段分別實(shí)現(xiàn)控制。

（3）系統(tǒng)組態(tài)靈活，能迅速適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)整。設(shè)備數(shù)量的變化只需更改對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)I/O箱內(nèi)的配置和控制程序的少量修改。

（4）充分利用CAN總線的開放性，來自不同廠商的執(zhí)行器件（如變頻器、電子秤/核子秤）、連續(xù)檢測(cè)設(shè)備（如水分儀、紅外測(cè)溫儀）或自帶控制系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備（如切絲機(jī)）均采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接，減少了模擬量模塊的數(shù)量，提高了數(shù)據(jù)傳送的快捷性、準(zhǔn)確性，節(jié)約了安裝時(shí)間，方便調(diào)試及診斷，從而為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全線流量、水分、溫度的控制精度提供了保證。整條制絲生產(chǎn)線水分控制精度為1%；溫度控制精度為2～3℃，配比精度為1%。

（5）充分利用DeviceNet、ControlNet在系統(tǒng)可靠性、實(shí)時(shí)性、抗干擾性、硬件診斷、系統(tǒng)組態(tài)等方面的優(yōu)良性能及CAN總線確定性的數(shù)據(jù)傳輸，十分便于系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)。

（6）在元器件的選型上，充分對(duì)比了相關(guān)牌號(hào)的同類產(chǎn)品，從可靠、實(shí)用、美觀、性價(jià)比高等多方面考慮，選擇了相關(guān)元器件。例如選擇了日本Digital公司Proface觸摸屏，選擇TURCK公司B120系列現(xiàn)場(chǎng)I/O產(chǎn)品及電機(jī)啟動(dòng)器，選擇丹佛斯的變頻器等。這些產(chǎn)品通過現(xiàn)場(chǎng)總線端子或網(wǎng)卡與CAN總線有機(jī)結(jié)合，充分體現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線開放性好、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（7）在信息管理層采用交換式以太網(wǎng)、基于客戶機(jī)/服務(wù)器體系的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大容量高可用度磁盤陣列等成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)，為生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)分析提供強(qiáng)有力的保證。

七、結(jié)束語