现场总线控制系统打破纺机“孤岛”_现代纺织技术_

现场总线控制系统打破纺机“孤岛”

——— 现场总线控制系统在纺织机械中的应用

2014/7/4 15:18:34

    在中国纺织工业转型升级“竞赛”中，现代纺织技术以电子信息技术为主导，以智能化生产为主要特征的发展趋势已成必然。然而，目前国产纺织机械设备控制系统的开发多侧重于实现单台设备的纺织工艺性能自动化，忽略系统的网络化构成，导致机器成为纺织企业自动化体系中的“孤岛”。
    如今，这一困境被现场总线技术所打破。基于现场总线的控制技术为纺织工业控制系统向分散化、网络化、智能化的发展提供了机遇。
    企业的网络系统一般分为4层：控制层、监控层、管理层、信息层。现场总线控制层是各种生产信息的来源。各种棉纺、织造、印染机械的控制器只要具有现场总线通讯接口，通过适当的编程，就能将机械运行数据实时传送到监控系统。
    现场总线监控层完成车间级设备检测和控制。应用组态软件编程和现场总线网络，整合车间内各个单台机械设备控制系统，以清晰友好的人机界面实现全车间设备的生产状态、产量、效率的监视，同时还对设备的工艺参数进行统一设置，如，故障报警、参数记录、显示历史趋势和实时曲线，生成和打印各种生产报表。
    管理层是工厂级的信息管理系统。控制系统按照用户需求，通过多种总线、工业网络建立数据库，对数据进行处理并分类送到各个管理部门，实现数据的查询、统计、分析和数据报表。
    现场总线信息层将控制过程、信息管理、通信网络融为一体，实现数据共享，有关人员登陆到Web 服务器，就可根据各自权限监控生产现场设备运行情况。
    上世纪80 年代以来，国际上的知名大公司先后推出几种工业现场总线和现场通讯协议，目前流行的主要有FF（Fieldbus Foundation 基金会现场总线）、 Profibus（Process Fieldbus）、CAN（Controller Area Network 控制器局域网）、LonWorks （Local Operation Network 局部操作网）、WorldFIP（Factory Instrumentation Protocol 世界工厂仪表协议）等。
    由于现场总线技术在可靠性、开放性、经济性、全数字化传送方面具有无比的优越性，适应现代纺织工业的高质量、低成本、小批量、多品种、快速响应、高效低耗、清洁生产的需要，目前，现场总线技术已在纺纱、化纤、机织、针织、染整及服装等纺织机械设备中得到大量的应用。该技术简化生产系统组成结构，形成柔性化生产体系；保障产品质量，降低生产成本；促进纺织工业的计算机集成化生产。
    国外推出的采用现场总线技术的化纤、织造及染整等设备，将不同厂家标准的模块化的现场设备分散在机器的各个部位，利用控制网络集成技术将其组配成专用系统，系统硬件设计变得简单明，降低布线成本。
    如，瑞士Sulze Textile 推出的G6300 剑杆织机，机器中的引纬、送经、卷取、织边均采用伺服电动机，主控制器为32位的多处理器结构，织机中各现场设备用CAN 现场总线连接组成控制网络，织物规格的机织条件设定、控制数据转换均可远程控制或现场设定。
    德国THEN推出的AIRFLOW AFT匹染机，采用LonWorks现场总线控制网络结构的THEN-DYNET（TDN）控制系统，机器中的气流控制阀、进水出水阀、换热器控制阀等执行器，染液温度及布料速度等传感器均为具备功能自治的现场设备，并且作为整机控制网络中的一个节点与上位PLC控制器连接。
    而国内纺织机械厂也不失时机地积极引进先进的现场总线技术，结合各类纺织机械的功能特点，在现场总线产品的系统集成上进行重点研究。如，上海二纺机股份有限公司开发的四电机驱动的粗纱机采用CAN总线。大容量涤纶纺丝、后处理生产线全部采用Profibus总线。上海太平洋机电集团在开发的年产3万吨涤纶短纤维成套设备中，研制了基于现场总线的控制系统，达到国际同类产品的先进水平。（GK-zly）