总线技术在高速气流纺数据传输中的应用
时间：2015-01-29 21:59:14
现场总线广泛应用于过程自动化、制造自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。根据国际电工委员会( IEC)和美国仪表协会( ISA)的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、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，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。
依赖现场总线搭建的控制系统也称作FCS现场总线控制系统。该系统是集数字通讯技术、网络技术和控制技术为一体的先进的控制技术。但是作为一种先进技术，超出其适用范围也不会得到好的效果。当我们面对一个实际项目时，是否适用FCS构建一个系统，一般来讲应考虑包括成本在内的一些技术要求：现场被控设备是否分散?系统对底层设备有没有信息集成要求?系统对底层设备有没有较高的远程诊断、故障报警及参数化要求?系统实时性要求是否较高等。
高速气流纺是指转杯转速高于10万r/min，配带一个或多个具有全自动功能(接头、落筒、换管合一)巡回小车，能在断纱时实现自动寻位并接头。市场上该类产品长期由国外厂商垄断，近年经纬纺机等企业研制出高速气流纺纱机。
经纬高速气流纺纱机由主机、中段和巡回车组成。主机控制全机的启停运行、管库的输送以及全机的参数设置、显示；巡回车则负责在左右侧巡检、完成任务请求和定期清理纺纱器；中段则每锭都要求全过程监控，且单锭的监测结果要实时与巡回小车数据交换处理。全机的数据流量较大，数据处理较复杂，而且实时的交换性要求较高。
经过分析，可以看出主机和中段控制以及巡回小车这3个模块基本都是开关量的逻辑动作，全机的关键是如何将这3个模块的数据流进行适时的交换处理；可以将该机概括为分散的逻辑控制，集中的数据管理。根据这样的特点，使用总线技术应是最好的选择。经过性价对比和综合研究，采用了Profibus总线作为机器的设计基础，全机的3个模块分别使用S7-200作为智能型从站执行各个模块的逻辑控制动作和数据准备，使用S7-300作为主站进行数据的设置、显示和中间交换。
Profibus现场总线既适合于自动化系统与现场信号单元的通讯，也可用于可以直接连接带有接口的变送器、执行器、传动装置和其他现场仪表及设备，对现场信号进行采集和监控。根据应用分为Profibus-DP、Profibus FMS、Profibus-PA三部分。Profibus-DP用于现场层的高速数据传送，传输速率为96～12 Mb/s，最大传输距离在12 Mb/s时为400m，传输只需1ms。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。
Porfibus支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。从站分为PLC(智能型IPO)；分散式IPO(非智能型IPO)；驱动器、传感器、执行机构等现场设备。PLC从站自身有程序存储，CPU部分执行程序并按程序指令驱动IPO。作为Profibus主站的一个从站，在PLC存储器中有一段特定区域作为与主站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站PLC的I/O。
在这个控制系统中，采用1台CPU315-2DP为主站，用8台CPU214加IPO扩展模块为智能从站。为了将PLC挂接到总线上，在PLC上还必须各增加1个EM277的总线模块。在8台PLC分别根据主机、巡回车、中段的各个工艺动作要求编写相应的控制程序，并且将要与通过主机进行交换的数据准备到组态的数据区中。再通过主站周期地读取输入信息，并做相应处理后再周期地向从站发送输出信息。触摸屏也通过主站来显示机器工艺参数和对各个PLC参数的设置。主站的软件设计主要是对各个PLC间读取数据的处理和将数据采集结果做工艺整理后，在触摸屏上显示。
现场总线作为工业控制网络愈来愈在工业控制系统中发挥出独特的优势作用。在高速气流纺纱机上使用Pro2 fibus总线，其硬件稳定可靠，现场运行抗
干扰能力强，可方便进行现场监控，使用灵活，接线牢固，并且还为以后并入工厂的自动化系统留下了联网接口。
依赖现场总线搭建的控制系统也称作FCS现场总线控制系统。该系统是集数字通讯技术、网络技术和控制技术为一体的先进的控制技术。但是作为一种先进技术，超出其适用范围也不会得到好的效果。当我们面对一个实际项目时，是否适用FCS构建一个系统，一般来讲应考虑包括成本在内的一些技术要求：现场被控设备是否分散?系统对底层设备有没有信息集成要求?系统对底层设备有没有较高的远程诊断、故障报警及参数化要求?系统实时性要求是否较高等。
高速气流纺是指转杯转速高于10万r/min，配带一个或多个具有全自动功能(接头、落筒、换管合一)巡回小车，能在断纱时实现自动寻位并接头。市场上该类产品长期由国外厂商垄断，近年经纬纺机等企业研制出高速气流纺纱机。
经纬高速气流纺纱机由主机、中段和巡回车组成。主机控制全机的启停运行、管库的输送以及全机的参数设置、显示；巡回车则负责在左右侧巡检、完成任务请求和定期清理纺纱器；中段则每锭都要求全过程监控，且单锭的监测结果要实时与巡回小车数据交换处理。全机的数据流量较大，数据处理较复杂，而且实时的交换性要求较高。
经过分析，可以看出主机和中段控制以及巡回小车这3个模块基本都是开关量的逻辑动作，全机的关键是如何将这3个模块的数据流进行适时的交换处理；可以将该机概括为分散的逻辑控制，集中的数据管理。根据这样的特点，使用总线技术应是最好的选择。经过性价对比和综合研究，采用了Profibus总线作为机器的设计基础，全机的3个模块分别使用S7-200作为智能型从站执行各个模块的逻辑控制动作和数据准备，使用S7-300作为主站进行数据的设置、显示和中间交换。
Profibus现场总线既适合于自动化系统与现场信号单元的通讯，也可用于可以直接连接带有接口的变送器、执行器、传动装置和其他现场仪表及设备，对现场信号进行采集和监控。根据应用分为Profibus-DP、Profibus FMS、Profibus-PA三部分。Profibus-DP用于现场层的高速数据传送，传输速率为96～12 Mb/s，最大传输距离在12 Mb/s时为400m，传输只需1ms。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。
Porfibus支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。从站分为PLC(智能型IPO)；分散式IPO(非智能型IPO)；驱动器、传感器、执行机构等现场设备。PLC从站自身有程序存储，CPU部分执行程序并按程序指令驱动IPO。作为Profibus主站的一个从站，在PLC存储器中有一段特定区域作为与主站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站PLC的I/O。
在这个控制系统中，采用1台CPU315-2DP为主站，用8台CPU214加IPO扩展模块为智能从站。为了将PLC挂接到总线上，在PLC上还必须各增加1个EM277的总线模块。在8台PLC分别根据主机、巡回车、中段的各个工艺动作要求编写相应的控制程序，并且将要与通过主机进行交换的数据准备到组态的数据区中。再通过主站周期地读取输入信息，并做相应处理后再周期地向从站发送输出信息。触摸屏也通过主站来显示机器工艺参数和对各个PLC参数的设置。主站的软件设计主要是对各个PLC间读取数据的处理和将数据采集结果做工艺整理后，在触摸屏上显示。
现场总线作为工业控制网络愈来愈在工业控制系统中发挥出独特的优势作用。在高速气流纺纱机上使用Pro2 fibus总线，其硬件稳定可靠，现场运行抗
干扰能力强，可方便进行现场监控，使用灵活，接线牢固，并且还为以后并入工厂的自动化系统留下了联网接口。
