煙草機械中的現場總線控制系統探析

李曉陽 孫 瑞 杜來東 李肖肖

山東中煙工業有限責任公司滕州卷煙廠 山東 滕州 277500

前言

自從我國進入21世紀之后，各種多元、創新的新科技不斷涌入中國，為社會大眾的生活與工作帶來了全新的機遇與挑戰。就當前階段而言，人們的消費水平在不斷的生機，老百姓對于信息技術的追求可以說是十分火熱的，而這種熱潮也帶動了煙草工廠的現場總線控制系統。為了適應時代的步伐，必須要深入的了解現代總線系統的特特點，將其獨有的優勢發揮出來，進而推動煙草事業的穩步發展。如下，筆者將結合自身多年相關的工作經驗，首先簡單概述關于現場總線控制系統，進而分別探究西門子工業以太網絡以及最新的西門子全集成平臺TIA博途系統的應用。

一、現場總線控制系統的簡要概述

(1)現場總線控制系統的特點。所謂現場總線控制系統，其實就是指在生產作業的工作現場，將各種新興高科技自動化控制設備與各種常規生產設備之間的串行多節點數字化通信系統。通常情況下，這套系統包含了諸如電源、終端電阻、輸入輸出器、掃描器等一系列最為基礎的應用設備。實際上，現場總線控制系統的特點不僅在于其開放性、智能化，而且操作建議可靠，抗干擾能力亦十分強勁。在煙草工廠當中的機械設備中采用現場總線控制系統，可以將各個生產操作過程進行較為智能化的控制，例如將補償計算、工程量計算、傳感測量等相關工序分配到對應的機械設備之中，不用依靠人力操作，僅憑現場設備本身就可以輕松的完成對應的控制工作。另外一方面，由于現場總線控制系統的分散系特點，促使其應用也變得更加簡易可靠，再加上超強的抗干擾能力以及開放性特點，可以幫助用戶根據生產廠商的需求來隨意進行產品的調整、組合，從而通過現場總線控制系統來搭建可以滿足各方面需求的互聯網工作系統。

(2)常見的現場總線技術。實際上，較為常見的現場總線控制技術主要包含如下三個方面:其一，高級過程控制現場總線(英文全稱為“FoundationFieldbus”，如下簡稱“FF”)，這套總線控制技術其實是通過對現場工作進程的自動化控制，進而實現雙向串行的數字化通信化方式連接。其中，較為常見的通訊速率分別是高速H2與低速H1這兩類，其中:H2主要可以分成2.5M與1M兩類，可以達到的有效通訊距離分別是500m與750m；H1的傳輸速率為31.255kbps，可以達到的通訊有效距離是1900m；

其二，過程現場總線(英文全稱為“Profibus”)，最早是在1987年德國提出的德國國家總線標準“DIN19245”，而后此套控制系統被歐洲廣泛的使用，逐漸一步一步的演變為歐洲現場總線標準“EN50170”，主要是由Profibus用戶組織來進行負責的，其中包含Profibus-PA、Profibus-FMS、Profibus-DP三個部分。FMS所指的意思是現場信息規范，可以廣泛的應用于樓宇自動化、可編程控制器以及紡織等相關領域。由于DP類型的傳輸效率比較快，而且掃描時間也較短，因此可以廣泛的應用在分散外設間的高速數據傳輸，尤其適用于制造業當中的自動化領域；

其三，最后這種現場總線控制技術被稱之為設備網(英文全稱為“DeviceNet”)，這套控制技術在工業生產設備的自動化領域應用比較廣泛。由于設備網具有十分靈活的安裝屬性，可以大幅度的提升安裝效率，減少一部分的安裝投入。對比Profibus-DP，設備網這種技術可以兼容多種模式的通信方式，不僅通信功能強大，而且還具有十分靈活簡易的操作性；當然了，除開以上三個方面的現場總線技術，其實還有類似Interbus-S總線技術、控制局域網絡(因為全稱為“ControlAreaNetwork”)等等。

二、西門子工業以太網絡

(1)關于“Profinet網絡”的介紹。隨著煙草行業不斷的發展，如今越來越多的技術對象的應用會給控制進程的通信數據容量帶來壓力。在煙草機械設備的許多操作中，類似制絲第一道工藝程序，僅此單一的進程就包含了加料貯葉段、白肋煙段、葉片段、切片、香料配制段、儲絲段、梗絲膨化等數十道工序，這就會給現場的總線技術系統帶來巨大的驅動壓力。因此緣故，現如今的煙草機械普遍采用全新設計的硬件裝置，以Profinet現場總線技術作為主要的現場總線控制手段。其中，Profinet其實是由國際組織“Profibus”退出的一種基于工業以太網技術定制的自動化總線標準。

它在原有的現場總線控制技術之上進行了有效的創新，為現場構建了一個更加強大的網絡設備，促使現場總線控制的自動化通信又進入了一個嶄新的紀元。這種總線控制技術具有非常多的優勢，如覆蓋范圍大，幾乎可以將工業以太網與現有的所有現場總線控制技術、拓撲結構以及TCP/IP技術支持等全部進行有效的統一。

(2)“Profinet網絡”的具體應用

其一，進行同步實時(IRT)通訊、支持TCP/IP標準通訊以及實時通訊(RT)；

其二，依據相應的技術標準，可以將對應的現場設備連接到Profinet接口上；

其三，具有高效的同步實施功能，可以將運動系統進行更加有效的控制；其四，具有自動化分布式控制功能，可以更好的思想現場總線控制系統供電自動化操作，而且還具備多種拓撲結構，Profisafe行規進行基層并且有效保障系統安全。另外，Profinet網絡還可以保護各項通信數據。

三、最新的西門子全集成平臺TIA博途系統的應用

(1)TIA博途系統的應用優勢。網絡組態與硬件更加快捷方便，而且對應的程序塊的變成分類亦十分清晰明了，可以很好的將各個程序分成擴張指令、工藝與通信、擴張指令四個層面。與此同時，這套系統的集成度亦十分高，其變量十分統一。

(2)“Profinet網絡”在西門子博途系統當中的具體應用。通常情況下，煙草接卸中的現場硬件是利用Profinet工業以太網絡來完成現場的通信控制的，而軟件則會選用西門子博途系統。Profinet網絡在西門子博途系統之中的成功應用，不僅將傳統的現場總線技術進行了突破，而且還未未來的煙草機械的現場總線控制系統開拓了新的研究方向。

結語

綜上所述，不難發現現場總線控制系統對于煙草機械的重要應用價值。隨著時代不斷的向前推進，未來肯定會有越來越多現金的信息技術涌入到煙草加工行業。正因如此，有關技術人員一定要懂得不斷加強自身的業務技能，將西門子博途驅動系統與Profinet總線技術進行巧妙的結合，從而推動煙草行業的穩定發展。