紡織生產控制系統中現場總線技術的研究及應用

摘要：通信技術，計算機技術與控制技術正飛速的發展，而現場總線技術則被漸漸的運用到了紡織生產工業控制的系統中。正因為如此，紡織工業的信息化建設成為了近幾年紡織工廠重點的建設對象，通過加強控制系統中現場總線技術，可以大幅度提高紡織工廠的管理能力，推進了紡織工廠的技術、質量、經濟及服務。

關鍵詞：現場總線；現場總線技術；控制系統；生產技術；紡織業

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）09-0015-02

從20世紀80年代中期開始，計算機網絡系統迅速發展，現場總線是在一種實際需求的驅動下萌生出來的，它集合了自動化中各大領域高智能設備之間的通信網絡，打破了一座信息孤島從而應運而生。從這個時候開始，紡織生產控制系統中的現場總線技術就已經開始得到人們的重視，它結合了許多的技術，諸如微處理、通信及自動控制等技術，讓設備變得更高端，從而具有了計算和通信的能力，在各個方面上都提高了精密度，讓人們輕松地實現了遠程傳輸。

現場總線又被稱為現場網絡，它是一種可以將各種終端與控制器的通訊等進行特化的高級網絡，將通訊的信息數字化，也以此來達到高度的性能化，它集中體現了信息技術與網絡技術的發展，也成為了可以獨自承擔一些通信、檢測等任務的網絡節點。

目前國際上流行的現場總線有：IEC（基金會現場總線是其中的一個子集），Control Net（控制器局域網），Profibus（局部操作網），P-Net等等。IEC現場總線的基礎是開放系統的互連模型，FF的H1傳播速率不如H2，但是加了中繼器延長之后可達到1900米，而H2的通訊距離則并非如此理想。

而控制局域網得到了美國Rockwell公司支持。他采用的模式很新穎，允許網絡上的節點都從同一個數據源獲取或儲存相同的數據。這樣的模式增強了系統的功能，極大地提高了效率。

Profibus用兩種方式來存取，一個是Token-Ring，一個是Master的方式。

除了以上列出來的幾種常見方法之外，還有許多的現場總線技術，比如SwiftNet，World FIP，Interbus，而Iuterbus還具備良好的診斷能力。

現場總線這邊將提到現場總線的框架模型，它有四個大的層面，物理層，數據鏈路層，應用層，用戶層。

在物理層理，規定了它所要傳輸的介質，以及傳輸的速率、電源、信號類型等等。

在數據鏈路層里，明確規定了物理層與應用層之間的接口，包括數據的結構，以及多站使用的規范化等等，數據鏈路層最大的用處莫過于是保證信息傳輸過程中的完整與正確。

在應用層里，則定義了聽、說、讀、寫，還有解釋和信息傳輸的方式。

在用戶層里，定義了過程控制的內容，也包括一些內部信息的存取方法。

綜合下來，現場總線的結構是由這些功能塊一同完成的。數據采集、協助、控制、輸出，每個功能都有它獨特的作用，也必不可缺少。

現場總線系統的技術特點：其一，系統很開放，將來自于不同供貨商的產品組成隨意的系統，然后構筑自動化的領域；其二，具有可操作性；其三，具有高度的分散性；其四，具有對環境的適應性。除此之外，現場總線技術還具備其他很多特點，比如綜合能力很強，組態統一等等。

現場總線技術的應用：FF現場總線可以應用于自動化的領域，比如說水力、電力、油田、廢水處理等等。

Profibus現場總線因為其有三個兼容的部分，每個兼容部分所應用的領域也各有不同。比如說，DP的適合于加工類的自動化領域，有食品加工、制藥、發電等。而Profibus-FMS則可以用于一些制造業的自動化領域，有樓梯的電燈自動化，家里的開關等。其中PA的總線則適用于過程的自動化。

CAN總線采用了三層結構的模型：物理層、數據鏈路層、應用層。應用層的功能基本上都是由處理器來完成的，CAN總線的通信具有機電的好處，可靠性強，實時性好，靈活性優，傳輸的時間短。CAN現場總線可以應用于一些高端的制造業以及機械類，比如說機床、器械、還有汽車的制造。

WorldFIP的結構也是由三個等級構成，分別為過程級、控制級和監控級，其通信速率多層化，WorldFIP能夠滿足各種各樣的需要，適合與許多種類型的應用結構。而WorldFIP現場總線被廣泛的用于工業、鐵路、交通等領域。

Lonworks采用的是OSI里面的七層結構，而它的現場總線，支持多種結構，組織網絡更加的靈敏，它與Profibus現場總線的應用領域有相同之處，還可以用于數據的采集，而在監控網絡上，要比Profibus更加的優越。

現場總線技術在紡織業上已經得到了大量的運用，生產的系統不斷的被簡化，一方面為了保障紡織品的質量，一方面又要降低生產的成本，從而促進紡織工業集成化。

而在國外，許多公司推出了各式各樣的紡織機，將不同的現場設備分散在機器的各個部位，利用集成的技術來簡化設計，很大程度上降低了紡織成本。例如，德國推出的AFT機器，采用的是LonWorks現場總線，它可以很好地控制氣流，并及時換熱，而染液的溫度和布料等都是具備自治功能的現場設備。而瑞士推出的紡織機，則是利用的CAN的現場總線來控制網絡。

從1993年開始，中國才開始研究現場總線，而到了1998年的時候，一些還沒有完全成熟的現場總線便已經推出。許多國內的紡織廠積極引進國外先進的技術，就比如上海某家股份公司，新開發的粗紗機子則采納了CAN現場總線，而許多后續處理的生產線，則采用了Profibus總線。他們致力于研究這些現場總線產品的研究，將許多機械紡織的功能特點都集中到了一起。

現場總線技術在紡織生產控制系統中正逐步發展起來，也漸漸成為了如今自動化領域中的熱點，給我國許多的工廠和企業提供了良好的機遇，一旦現場總線生產的產品開始普及，研發和生產的成本降低，大量通過現場總線產品將用于紡織工業，而現場總線的技術也將在實踐中不斷地得到發展。

參考文獻

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版社，1999.

[2] 周明.現場總線控制[M].中國電力出版社，2001.

[3] 韓廣輝.基金會現場總線中的資源塊[J].測控技

術，2000.

作者簡介：丁一光（1958—），男，浙江人，吉林市產品質量檢驗院副高級工程師，研究方向：輕紡紡織。