基于Profibus現場總線的CIPS在制漿造紙工業中的應用方案

　　（3）過程控制層：現場總線是將自動化最底層的現場控制器和現場智能儀表設備互聯的實時控制通信網絡，又稱之為工廠的底層網絡 Infranet，遵循 ISO 的 OSI 開放互聯參考模型的全部或部分協議。這一層可能包含有基金會現場總線 FF 的 HI 網段，或 HART, Profibus, LonWorks 等網段，同種通信協議的網段可采用網橋、中繼器連接，各不同通信協議的網段之間則采用網關相連，或直接在操作站的計算機內交換信息。

　　以現場總線為基礎的過程控制層計算機網絡是企業信息集成的物質基礎和運行環境，是實現資源共享和作業分布處理的工具與工作環境。它的設計與實施直接影響整個CIPS系統的性能與功能。

　　4.2 基于Profibus現場總線的過程控制層

　　該部分以Profibus現場總線為網絡平臺（如圖5），以SIMATIC PCS7自動化系統為控制平臺，將企業所有過程高效率地、全范圍地集成到完整的企業環境中來，主要包括過程監控、先進控制、過程優化等。此外，質量、儲運、公用工程、環境監控等也是過程級控制管理的重要組成部分。具體實現為：

　　分散過程控制裝置 主要由S7-400 PLC自動化系統和分布式I/O組成，它不但可以完成復雜的控制任務，而且還可以作為一個系統部件通過網絡與操作員站OS和工程站ES相連接。分布式I/O模塊插入ET200M分布式I/O站內，通過Profibus-DP連接到中央單元。

　　操作員站（OS） 操作員站通過通信處理器與工廠級的工業以太網相連， 采用了世界通用的數據/接口標準，包括OPC、OCX、ODBC以及WEB訪問函數，即使是非常特殊的需求，PCS7中也能滿足。操作員通過上位機的Wincc對各個車間生產線進行監視和操作控制， WinCC人機界面軟件是各操作站操作控制和監控的基礎，可以保證數據的可靠性，它能使PC成為高效能的監控系統，其集成數據管理系統可以優化控制回路,并在調試過程中解決問題。

　　工程師站（ES） 工程師站（也稱為工程師系統）是由工程師根據上述制漿造紙工藝流程和各條生產線過程控制要求，為PCS7的操作員站、自動化系統以及分布式I/O提供全廠范圍的編程。它包括一個帶有Windows NT Workstation操作系統的SIMATIC RI45 Desktop工業PC，增加了OS控制系統軟件、OS工程軟件、S7/PMC、工程師工具集、“基本塊”庫和“技術塊”庫，用于Profibus或工業以太網的組態軟件，以及帶有驅動軟件的匹配接口模塊和與終端總線連接的接口。其通用的數據庫和相互兼容的工具在很大程度上防止了多重導入和可能的錯誤;使用工藝分級配置，工廠可以按照功能的不同進行組態;用戶只需處理所選擇的與過程任務一致的對象;使用來自CAE工具的工藝數據，使預先配置好的數據可以自動重復使用。

　　通訊系統 SIMATIC PCS7的通訊系統包括系統總線和現場總線。系統總線是系統的主干，用來連接過程控制系統（自動化系統AS、工程師站ES、操作員站OS）的所有部件，使它們之間能彼此通信。系統總線以工業以太網、Profibus或MPI為基礎;現場總線用于連接自動化系統和分布式I/O以及智能現場設備，使它們之間的數據以最小的安裝工作進行傳輸。

　　工廠過程分析系統可以通過工業標準接口OPC獲取數據。當WinCC服務器出現故障時,OPC通訊方式會自動切換,從而避免數據丟失。用ISDN專線連接自動化系統則能夠進行遠程診斷和遠程組態,確保工廠的穩定生產。

5 結束語

　　作為典型的流程工業，制漿造紙工業在整個國民經濟中具有重要的地位和作用，實現制漿造紙工業的綜合自動化，在提高它的經濟效益的同時降低它對環境的污染，對國家和社會具有重要意義。在制漿造紙工業CIPS中采用現場總線作為底層通信網絡，所節省的設備、材料、施工、維護等費用達40%以上。現場總線采用數字傳輸技術,數字信號抗干擾能力強,精度高,無需采用抗干擾和提高精度的措施,而且,由于采用通信總線的連續方式,節省了電纜用量60%以上。

　　我國制漿造紙工業CIPS的研究起步較晚，而國外一些研究成果和企業成功的CIPS模式尚不適合我大多數制漿造紙企業的實際情況，加之流程工業與離散制造工業代表著兩種不同的生產方式，這就決定了CIPS必定會有著一些與CIMS截然不同的特點，因此，針對我國制漿造紙工業企業數量多，規模小，產品品種少，技術含量低，污染嚴重的特點，研究一種適合我制漿造紙工業的CIPS，具有重要的意思。

參考文獻

　　[1]王孟效，孫瑜等.制漿造紙過程測控系統及工程[M].北京：化學工業出版社，2003，8

　　[2]劉鐵銘，熊剛等，現代制漿造紙工業的CIMS應用研究[J]，工業儀表與自動化裝置，2000（3）：3～6

　　[3]王凌,王雄.流程工業CIMS體系結構和生產執行系統[J]. 計算機工程與應用，2003（10）：16～18

　　[4]柴天佑,金以慧等.基于三層結構的流程工業現代集成制造系統[J].控制工程，2002，9（3）：3

　　[5]胡南江,王孟效等.基于造紙企業CIPS體系的研究[J].中國紙業，2005，26（12）：35～38

　　[6] 西門子公司全廠自動控制的新標準-SIMATIC PCS7. 中國造紙.，2001年第5期: 69