PROFIBUS總線技術在清梳聯系統中的應用

1 引言

　　隨著當今計算機技術、控制技術以及通信技術的迅猛發展，網絡集成化的控制系統是工業自動化系統發展的必由之路。而現場總線（Fieldbus）是上世紀90年代初發展形成的，廣泛應用于過程自動化、制造自動化等領域的現場智能設備互聯通訊網絡。國際電工委員會（IEC）在IEC61158中給現場總線下了一個明確的定義：安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、串形、多點通信的數據總線稱為現場總線[1]。它的關鍵特點是：在體系結構上成功地實現了串行連接，一舉克服了并行連接的許多不足;在技術上成功地解決了開發競爭和設備兼容兩個難題，實現了現場設備的高度智能化、互換性和控制功能的徹底分散化。從而使現場總線技術和其他技術相比，在設備的硬件數量和投資、安裝費用、維護費用、系統的控制精度和可靠性以及用戶的自主選擇權上都顯示出了巨大的優越性[1]。PROFIBUS（PROcess Fieldbus）總線技術又以其技術的成熟性、完成性和應用的可靠性等多方面的表現，在現場總線技術領域中成為領跑者。而PROFIBUS-DP技術是一般用于車間設備級的高速數據通信，主站通過標準的PROFIBUS-DP專用電纜與分散的現場設備進行通信，對整個DP網絡進行管理和控制。在PROFIBUS-DP網絡中多數數據交換是周期性的，另外還提供強大的網絡以及參數配置、故障診斷和報警處理等的非循環通信[2]。

　　本系統將PROFIBUS總線技術應用在紡織行業的清梳聯工序的數據集成系統中，采用西門子S7-300系列的PLC作為控制系統的主站，將分散的紡織機械設備作為控制系統的從站，將需要的數據信息通過PROFIBUS-DP網絡進行采集和處理。下面主要針對清梳聯工序，闡述控制網絡的總線構成以及軟件實現，并分析了PROFIBUS總線技術在紡織行業中應用的優勢。

2 系統簡介

　　典型的紡織生產過程主要包括了清花工序、梳棉工序、預并條工序、條并聯工序、并條工序、精梳工序、粗紗工序、細紗工序、絡筒工序等生產流程。其中清花工序和梳棉工序簡稱清梳聯工序。清花工序又稱開清棉，主要對原棉進行混合、開松、除雜，并去除羽毛、尼龍線、碎布、絲麻等異性纖維，主要由往復式抓棉機、開棉機、混棉機、清棉機、微塵異纖分離機等設備組成。梳棉工序主要有各種型號的梳棉機組成，梳理棉纖維使其分離成單纖維狀態，清除筵棉中的棉結、雜質、疵點及部分短纖維，在梳棉工藝過程中也具有一定的均勻、混合作用，最后將制成的棉條（生條）圈放在條筒中。其典型的清梳聯生產流程如圖1所示。

　　該系統主要由各種型號的18臺清花機和54臺梳棉機組成，但是由于清梳聯工序中現場設備數量多、分布范圍廣、信號類型復雜、在線故障診斷以及報警等功能不強，整個系統的可維護性差，集中智能化管理困難，并且不同廠家的設備兼容性差，系統的開放性、集成性不強，給整個工序的信息監控、數據集成、生產管理等帶來了極大的困難，大大的影響了企業生產效率的提高、經濟效益的增長和市場競爭力的增強。

3 系統設計

　　3.1 方案選擇

　　由于清梳聯工序的生產信號類型復雜，紡織機械設備數量多，類型雜，分布范圍廣，相互之間的通信能力不強，且部分產品采用的仍然是老式的PLC控制器，為了符合企業未來的發展方向，實現企業生產過程的數據信息采集及處理、事故分析及故障診斷、報表統計及打印、設備遠程控制、信息通信、實時在線診斷和生產管理等功能，滿足現代紡織工業的高質量、低成本、大批量、快速響應、高效低耗、清潔生產的需要，采用基于PROFIBUS的總線技術構成以S7-300PLC作為系統主站、帶有DP通訊模塊的各種機械設備作為從站的PROFIBUS-DP網絡，實現生產控制和企業管理的管控一體化。