王磊 马知行

摘 要：既往的現场总线技术存在着诸多缺点，比如抗干扰能力差，可靠性差、接头容易松动及安装难度大等，因而当设备长时间处于运行状态时，非常容易发生故障。对此，本文介绍了一种打叶复烤生产线控制系统，此系统运用了冗余ControlNet现场总线、分布式I/O技术、环形的工业以太网等，使得打叶复烤生产线现场设备控制的总体可靠性与稳定性得到显著提升，且更加容易进行维护与集成扩展。

关键词：冗余现场总线;打叶复烤生产线;分布式I/O技术

为了能够提高生产效率及过程控制质量，更好的顺应精细化加工需要，现场总线技术在烟草行业中已经得到广泛应用，针对传统类型的现场总线技术而言，尽管能够实时采集与控制现场数据，但仍有许多不足与缺陷，比如安装难度大、接地要求高即可靠性差等，所以，当设备处于运行状态时，易发生网络故障，甚至停机，因而对生产效率以及产品质量造成了比较大的影响。本文探讨了一种新型的冗余现场总线技术，就其在打叶复烤生产线上的实际应用作一分析。

1 系统的基本机构分析

针对整条生产线而言，其电控系统主要由变频器、部分低压电器件、软启动器及PLC等构成，都选用的是美国Rockwell公司所开发的驱动与自动化产品;对于全线电控系统而言，均选用的是总线控制方式，也就是选用现场分布式I/O箱结合主控柜的控制方式。针对各控制段来讲，均由主控柜、现场操作站及控制子站等构成，而对于各子站、触摸屏、FLEX I/O、软启动器及变频器来讲，其与主站之间均选用的是冗余ControlNet，而中控室上位机或者是现场触摸屏来进行现场设备的监控与运行操作。另外，还需要指出的是，在各个工艺段主站PLC机架上，均配置有对应的一块1756-ENB模块，借助于冗余数据采集服务器，以及环形以太网，来实现与上位机之间的实时通信。在全线上，一共设置了PLC8组，其中，针对打叶段、预处理段、真空回潮段、碎叶段、片烟复烤与碎叶段等均有一套与之相搭配的Logix5550系列的PLC，而在选用的处理器上，即为1756-L63型;而在配方段、除尘段即梗复烤段而言，均配置有一套上述系列的PLC;选用的是1756-L61型的处理器。

2 软件设计分析

冗余ControlNet程序流程是：（1）当程度已经“开始”及“初始化”之后，便开展A/B网的信号检测;（2）对A/B是否同时出现故障进行判断，若为“是”，那么此时的网络通信便会发出报警，程序便会返回至“初始化”阶段;若为“否”，则开展后续判断;（3）对A网有无故障进行判断，若为“是”，那么A网便会报警，此时通讯指示灯为红闪，且切换成B网通讯;若为“否”，那么便开展后续判断;（4）对B网有无故障进行判断，若为“是”，那么B网便会报警，且其通讯指示灯处于红闪状态，并切换成A网通讯;若为“否”，那么进行下一判断;（5）若A与B网均没有通讯故障，那么对A网、B网的信号强度进行判断，如果A>B时，那么选择A网通讯，不然，则选B网。

3 硬件设计

本文以片烟复烤控制系统为例，设计其硬件部分。针对片烟复烤段而言，其主要由一组处于独立状态的PLC当作其主控制器，而对于电源以及其它控制电路来讲，在具体的通讯上，直接与PLC上的DI/DO模块来完成。而在PLC机架上，则配置有ControlNet通讯模块，即17546-CNBR，需要指出的是，在同一个机架上，其1756-CNBR数量需<5块;软启动器与变频器与其中的1块1756-CNBR共同组建成一个处于独立状态的ControlNet-1，而对于FLEX I/O子站与现场操作站来讲，其则与1块1756-CNBR板组合在一起，形成处于独立状态的ControlNet-2。针对各ControlNet而言，均有2个通讯链路，分别为A网与B网，且彼此间相互冗余，各台软启动器、变频器、现场FLEX I/O子站来讲，均为1个PLC，且均占用了1个节点。而对于各个网段而言，其允许的分解器数量最多为48个，而网段的电缆长度紧密相关于节点数。

由电缆走向设计显示，ControlNet-1所使用的同轴电缆的长度是110m，而ControlNet-2为380m，相比于最大允许电缆长度，均偏小，如果将电缆的长度延长，可增加中继器，或者是扩展网络成星型结构。为了能使ControlNet系统保持正常工作状态，各通讯链路的两端，都需要根据实际情况，安装75?的终端电阻。相比于传统的现场总线，冗余ControlNet主要有如下优点：针对ControlNet现场总线来讲，其实为一种新型的双链路结构，如果其中的一链路信号比较弱，或者是出现故障情况，那么可自动切换至另外一链路来工作;而在分接器支线电缆上，设置有固定的铁氧体磁环，对噪声具有抑制作用，并且还能时网络的抗干扰性增强;针对传输介质而言，其即同轴电缆，具有比较强的抗干扰性;网络所选用的是专门制作的固件连接，牢固并且不容易出现松动。

4 结语

综上，针对这一打叶复烤生产线而言，其经过一段时间的生产运行后，控制系统比较的可靠且稳定，冗余ControlNet现场总线与环行的工业以太网，使打叶复烤生产线现场设备控制的可靠性与实时性均得到提升，且更加方便进行维护与集成扩展，除此之外，还能把传统现场总线应用中的不足较好的克服掉，应用效果好。

参考文献：

[1]杨胜元，苏吉传，朱红芬等.现场总线技术在烟草加工自动化中的应用[J].科技创新导报，2011（19）：56.

[2]范会永，王培华，刘雪花.现场总线技术在5000t/d生产线上的应用[J].水泥，2010（11）：53-56.

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