新一代经编机的现场总线控制系统.pdf

蒋高明：新‘代经编机的现场总线控制系统 新一代经编机的现场总线控制系统 蒋高明 (江南大学经编研究中心，江苏无锡，214122) 经编是针织工业的一个重要组成部分，由于其织物具有独特的性能以及生产高效率 而得到快速发展。近十年来国外经编机的自动化水平有了明显的提高，在新型经编机上 普遍采用了自动化技术。其中包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心有 PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统。先进的驱动技术有变 频调速、交流伺服、步进电机等，还有检测传感技术和执行机构等。电子信息技术在经 编生产上的广泛应用，推动着经编迅速向优质、高产、自动化、连续化方向发展，智能 化的生产方式已成为现代经编技术的主要特征，经编机现场总线控制系统也应运而生。 近十年来，我同经编工业发展非常迅速，经编机购置量已居世界第一位，超过北美 和欧洲。尤其是在最近十年内从国外引进了不少新型的经编机。这大大促进了我国经编 工业设备的更新换代，对新产品的开发起到了积极的推动作用。但我国自己的经编机械 制造水平相对较低，经编机控制系统的开发侧重于实现单台设备的经编工艺性能自动 化，将机器所具有的先进功能封闭在单机系统内，而忽略了系统的开放性，其结果使机 器的结构(特别是其控制系统)愈来愈复杂，使机器成为经编机械自动化体系中的“孤 岛”，系统的集成度较低，大量的生产信息难以共享，不利于经编机的发展。经编工业 的信息化，首先要求设备的控制系统具有开放性的体系结构。在经编工业由传统工业向 现代工业转变的过程中，实现经编设备的自动化、高速化、连续化、智能化，确定经编 机控制系统应采取的控制策略应是当务之急。 1现场总线技术及现场总线控制系统 1．1现场总线技术 根据国际电工委员会(IEC)和美 国仪表协会(ISA)的定义，现场总线 上位控制微机 向 L■_■■■■J (Fieldbus)是连接智能现场设备和自 现场总线 动化系统的数字式、双向传输、多分支 结构的通信网络，它的关键标志是能支 持双向、多节点、总线式的全数字通讯。 蔗。lJ k鬻lJ|然。lJI执暮羹2 如图1现场总线将专用微处理器置入传 统的测量控制仪表，使其具有了数字计 图1现场总线定义 2007年全国经编技术交流会论文集 算和数字通信能力，成为能独立承担某些枪测、控制和通信任务的网络节点。现场总线 区别于局域网。按功能比较，现场总线连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表 设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，传输速 率低，但实时性高。简而言之，现场总线足一种实时控制网络。局域网用于连接局域区 域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速 率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网足一种高速信息网络。按实现方式比 较现场总线可采用各种通讯介质，如双绞线、电力线、光纤、无线、红外线等，实现成 本低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。¨3 现场总线是21世纪自动控制系统的基础，它的出现和应用将使传统的自动控制系 统产生重大变革。如变革传统的信号标准、通信标准、系统标准；变革现有自动控制系 统的体系结构、产品结构；变革惯用的设计、安装、调试、维护方法等。它将对A动化 技术的发展产生深远的影响。 1．2现场总线控制系统 现场总线控制系统(FCS)是基于现场总线技术的一种控制系统。它在技术和工程应 用上有着传统控制系统无法比拟的特点，为现场级设备接口的智能化、网络化、标准化、 低成本化提供广阔的发展天地。 (1)系统的开放性。从总线标准、通信协议、到产品检验等郜是公开的，面向所有 的产品制造商和用户。这种开放性使遵循同一协议的不同厂商的产品可以进行统一组 态，交换信息；而协议不同的产品经过特定的网关也可以相互通信。 (2)现场设备智能化与功能自治性。将设备的控制功能，传感测量、补偿计