中達電通股份有限公司應用方案：紡紗廠自動化紡機網絡信息集成工程綜述

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紡紗廠自動化紡機網絡信息集成工程綜述

中達電通股份有限公司

摘要：本文主要介紹工業控製網絡在棉紡廠的綜合應用及其在工廠設備運行管理中的優勢，同時介紹台達全係列網絡產品。

關鍵詞：紡紗紡機信息集成以太網 GSM無線通訊

1 引言

我wo國guo是shi紡fang織zhi工gong業ye大da國guo，在zai世shi界jie紡fang織zhi工gong業ye市shi場chang扮ban演yan了le重zhong要yao腳jiao色se。紡fang織zhi工gong業ye是shi我wo國guo最zui早zao產chan生sheng的de民min族zu工gong業ye，在zai工gong業ye生sheng產chan中zhong占zhan有you舉ju足zu輕qing重zhong的de地di位wei，同tong時shi紡fang織zhi機ji械xie自zi動dong化hua也ye是shi我wo國guo工gong業ye自zi動dong化hua發fa展zhan的de重zhong要yao領ling域yu。在zai20世紀早期以傳統的繼電器控製方式逐步過渡到以電子裝置和自動化儀表為主的控製係統，稱為電子工業時代，到了20世shi紀ji末mo，隨sui著zhe生sheng產chan規gui模mo的de不bu斷duan擴kuo大da和he複fu雜za程cheng度du的de提ti高gao，實shi際ji應ying用yong對dui控kong製zhi係xi統tong的de要yao求qiu越yue來lai越yue高gao，同tong時shi計ji算suan機ji信xin息xi技ji術shu有you了le突tu飛fei猛meng進jin的de發fa展zhan及ji應ying用yong，紡fang紗sha廠chang自zi動dong化hua係xi統tong也ye迎ying來lai了le信xin息xi工gong業ye時shi代dai，在zai這zhe一yi時shi期qi各ge種zhong紡fang機ji通tong訊xun手shou段duan被bei廣guang泛fan使shi用yong，信xin息xi化hua成cheng為wei重zhong要yao特te色se，不bu僅jin大da大da提ti高gao了le生sheng產chan效xiao率lv，也ye使shi紡fang織zhi機ji械xie自zi動dong化hua控kong製zhi翻fan開kai了le新xin的de篇pian章zhang，本ben文wen主zhu要yao介jie紹shao工gong業ye控kong製zhi網wang絡luo和he產chan品pin在zai紡fang織zhi廠chang的de具ju體ti應ying用yong。

2 紡織設備信息集成需求與組網技術

目前在我國紡織機械工業中，單體設備控製的自動化程度已相對比較成熟，可編程控製器、變頻器、伺服電機、人機界麵、自zi動dong化hua儀yi表biao等deng產chan品pin已yi被bei廣guang泛fan應ying用yong，能neng夠gou滿man足zu獨du立li工gong藝yi設she備bei的de控kong製zhi需xu求qiu，如ru以yi細xi紗sha機ji為wei例li，由you於yu這zhe些xie產chan品pin的de應ying用yong，操cao作zuo工gong人ren可ke以yi通tong過guo人ren機ji界jie麵mian對dui設she備bei工gong藝yi參can數shu進jin行xing設she置zhi，可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi根gen據ju預yu設she的de參can數shu以yi及ji外wai部bu傳chuan感gan器qi信xin號hao控kong製zhi變bian頻pin器qi、伺服電機完成細紗工藝過程，包括了實現需要的錠速曲線以及自動集體落紗等等工藝要求。

danshidanjizidonghuazheduiyufangzhichangdeshengchanjiguanlishiyuanyuanbugoude。zhongguodefangzhichanyechuyulaodongmijixingxiangshebeiyuzibenmijixingdechanyezhuanxingjieduan。yaotigaoshengchanxiaolv，bixuxietiaohaogezhongshebeijirenyuan，ermuqiandezhuangkuangshisuirandanjishebeiyoujiaogaodezidonghuachengdu，dangongchangzonghezidonghuachengduwangwangdouhendi，gegegongxuzhijian、shebeizhijianbaokuocaozuoyuanzhijianbunengxianghuxietiao，chengweixinxigudao，zaochengziyuandelangfeiheshengchanguanlidequeshi。haishiyixishajiweili，yigefangzhiqiyezhong，genjuchanliangqingkuangyibanxishajidetaishukedajishitaishenzhigengduo，weileyingduishichangxuqiudebianhua，yaoqiutiaozhengshebeifangshazhishu，shejidaoxiangguandegongyicanshuxuyaobiandong，guoqutongguorengongdefangshiduishebeizhutaijinxingtiaozheng，erxianzaiwanquankeyitongguowangluokuaisudegenghuanqigongyixuqiu，jianshaocuowu，tigaoxiaolvhekekaoxing。suizhewoguofangzhigongyechixukuaisudefazhan，fangzhijixiegongyejiangyixinxijishuweizhudao，yizhinenghuashengchanweizhuyaotezhengjinruwangluohuakongzhi，dailairenlichengbendejieyue，shengchanguanlixiaolvhechanpinpinzhidetigao，tongguoduishebeiyunxingzhuangkuangdejiankonghetongjiyekedadatigaoshebeidekaijilv，congertigaoqiyedejingzhengli。

2.1現場總線

串行通訊：串行通訊是現場總線的物理子集。一條信息的各位數據被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行接口一般包括RS232/422/485，其qi技ji術shu簡jian單dan成cheng熟shu，性xing能neng可ke靠kao，價jia格ge低di廉lian，所suo要yao求qiu的de軟ruan硬ying件jian環huan境jing或huo條tiao件jian都dou很hen低di，廣guang泛fan應ying用yong於yu計ji算suan機ji及ji自zi動dong化hua控kong製zhi相xiang關guan領ling域yu。低di成cheng本ben是shi串chuan行xing通tong訊xun方fang式shi的de優you勢shi，但dan他ta也ye存cun在zai數shu據ju傳chuan輸shu效xiao率lv低di，較jiao易yi受shou外wai部bu幹gan擾rao影ying響xiang等deng問wen題ti，多duo用yong於yu通tong訊xun數shu據ju量liang不bu大da，實shi時shi控kong製zhi要yao求qiu較jiao低di的de場chang合he。

現場總線：現場總線是一種應用於生產現場，在現場設備之間、現場設備和控製裝置之間實行雙向、多結點的數字通信技術。現場總線技術是控製、計算機、通訊技術的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續、離散工業領域，如過程自動化、製造加工自動化、樓半自動化、家庭自動化等等。它的出現和快速發展體現了控製領域對降低成本、提高可靠性、增強可維護性和提高數據采集的智能化要求。

目前市場中主流現場總線包括DeviceNet、F.F、CANopen、ControlNet、Profibus等等，現場總線具有快速響應及高可靠性，支持主/從式、多主式及對等式多種通訊架構，易於連接各分布式控製器。雖然現場總線還沒有一種統一的標準，但如CANopen、DeviceNet這樣的完全開放式總線標準受到大家的青睞，越來越多的應用於各種控製場合。

2.2工業以太網

工業以太網是商用信息網絡領域衍生的工業網絡協議，慣指IEEE 802.3協議。如果進一步采用TCP/IP協議族，則采用“以太網+TCP/IP”來表示，其技術特點主要適合信息管理、信息處理係統。以太網支持的傳輸介質為粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線、光纖等，其最大優點是簡單，經濟實用，易為人們所掌握。與現場總線相比，以太網具有以下幾個方麵的特點:

（1）兼容性好，有廣泛的技術支。基於TCP/IP的(de)以(yi)太(tai)網(wang)是(shi)一(yi)種(zhong)標(biao)準(zhun)的(de)開(kai)放(fang)式(shi)網(wang)絡(luo)，適(shi)合(he)於(yu)解(jie)決(jue)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)不(bu)同(tong)廠(chang)商(shang)設(she)備(bei)的(de)兼(jian)容(rong)和(he)互(hu)操(cao)作(zuo)的(de)問(wen)題(ti)，不(bu)同(tong)廠(chang)商(shang)的(de)設(she)備(bei)很(hen)容(rong)易(yi)互(hu)聯(lian)，能(neng)實(shi)現(xian)辦(ban)公(gong)自(zi)動(dong)化(hua)網(wang)絡(luo)與(yu)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)的(de)信(xin)息(xi)無(wu)縫(feng)集(ji)成(cheng)。

（2）易於與Internet連接。以太網支持幾乎所有流行的網絡協議，能夠在任何地方通過Internet對企業進行監控，能便捷地訪問遠程係統，共享/訪問多數據庫。

（3）成本低廉。由於以太網的大量應用，因此其硬件成本相對低廉。

（4）kechixufazhanqianlida。yitaiwangdeguangfanyingyong，shitadefazhanyizhishoudaoguangfandezhongshihexiyindaliangdejishutouru。bingqie，zaixinxishunxiwanbiandeshidai，qiyedeshengcunyufazhanjianghendachengdushangyilaiyuyigekuaisueryouxiaodetongxinguanliwangluo，xinxijishuyutongxinjishudefazhanjianggengjiaxunsu，yegengjiachengshu，baozhengleyitaiwangjishudechixufazhan。

（5）通信速率高。目前以太網的通信速率為10M或100M，其速率比目前的現場總線為高，可以滿足大數據量通訊要求。

3 基於台達FCS係統的信息集成工程案例

為(wei)提(ti)高(gao)紡(fang)織(zhi)廠(chang)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)效(xiao)率(lv)，降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)品(pin)質(zhi)，增(zeng)強(qiang)行(xing)業(ye)內(nei)競(jing)爭(zheng)能(neng)力(li)，國(guo)內(nei)一(yi)部(bu)分(fen)紡(fang)機(ji)設(she)備(bei)廠(chang)家(jia)已(yi)率(lv)先(xian)采(cai)用(yong)網(wang)絡(luo)產(chan)品(pin)應(ying)用(yong)於(yu)設(she)備(bei)中(zhong)，整(zheng)合(he)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)各(ge)部(bu)分(fen)控(kong)製(zhi)機(ji)能(neng)，實(shi)現(xian)了(le)紡(fang)織(zhi)廠(chang)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)的(de)綜(zong)合(he)管(guan)理(li)。下(xia)麵(mian)以(yi)河(he)北(bei)一(yi)間(jian)紡(fang)織(zhi)廠(chang)實(shi)際(ji)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)為(wei)例(li)，說(shuo)明(ming)網(wang)絡(luo)產(chan)品(pin)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)中(zhong)的(de)綜(zong)合(he)應(ying)用(yong)。

3.1方案設計

本方案設計首先是考慮設備運行的穩定性和可靠性，以此保證設備的正常無故障運行。其次是保證自控係統的先進性、可維護性以及可擴展性，這是保障係統在將來技術的領先和設備易於維護、擴展。

（1）紡機設備。方案是根據紡織廠生產的具體要求，按國家相關規定而設計的開放式集散控製係統，體現了現代控製係統的集中管理、分散控製、信息共享的思想。方案采用台達DVP係列產品配置網絡自控係統。該紡織廠網絡自控工程包括從梳棉到絡筒的各種設備，具體如下：6台梳棉機；2套並條機（分為頭並、二並）；3台懸錠式粗紗機；20台細紗機；2台絡筒機。

（2）紡機信息項目。工程控製係統內容。各設備的係統工藝參數的監測及設置，各運行數據的采集、處理及管理。具體內容包括：

·設備監測：對梳棉機、並條機、粗紗機、細紗機、絡筒機設備的各種工藝參數進行檢測和設置。

·設備控製：對各設備控製回路按工藝流程實施優化閉環控製，根據設備當前的運行狀況調整相關其他設備。

·聯鎖報警：對每台設備的各種故障進行分級處理，根據不同級別進行本體報警，關聯設備報警處理，並可建立設備運行檔案，提高設備開機率。

·曆史數據：對生產過程關鍵參數、每班生產狀況進行曆史數據存儲，為生產管理提供現場數據。

·品質追溯：通(tong)過(guo)生(sheng)產(chan)全(quan)過(guo)程(cheng)的(de)監(jian)控(kong)以(yi)及(ji)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)查(zha)詢(xun)，當(dang)成(cheng)品(pin)或(huo)後(hou)工(gong)序(xu)產(chan)品(pin)出(chu)現(xian)品(pin)質(zhi)問(wen)題(ti)時(shi)，可(ke)通(tong)過(guo)追(zhui)溯(su)的(de)方(fang)式(shi)查(zha)找(zhao)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)的(de)工(gong)藝(yi)環(huan)節(jie)，從(cong)而(er)快(kuai)速(su)排(pai)除(chu)和(he)調(tiao)整(zheng)，避(bi)免(mian)更(geng)大(da)的(de)損(sun)失(shi)。

（3）台達FCS主控製係統。該方案配置為台達FCS係xi統tong作zuo為wei主zhu控kong製zhi係xi統tong，對dui設she備bei進jin行xing全quan麵mian控kong製zhi和he監jian視shi，以yi實shi現xian生sheng產chan管guan理li的de智zhi能neng化hua。台tai達da長chang期qi以yi來lai一yi直zhi致zhi力li於yu自zi動dong化hua控kong製zhi係xi統tong的de研yan發fa與yu應ying用yong，在zai各ge行xing業ye中zhong有you廣guang泛fan應ying用yong，提ti供gong客ke戶hu完wan善shan的de綜zong合he解jie決jue方fang案an，取qu得de了le良liang好hao的de實shi際ji應ying用yong效xiao果guo。通tong過guo多duo年nian的de實shi踐jian和he大da量liang項xiang目mu的de實shi際ji應ying用yong，DVP係(xi)列(lie)產(chan)品(pin)具(ju)有(you)可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao)，實(shi)用(yong)性(xing)強(qiang)，係(xi)統(tong)穩(wen)定(ding)，運(yun)算(suan)速(su)度(du)快(kuai)，操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)友(you)好(hao)等(deng)優(you)點(dian)，是(shi)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)優(you)選(xuan)方(fang)案(an)，並(bing)且(qie)由(you)於(yu)產(chan)品(pin)運(yun)用(yong)的(de)廣(guang)泛(fan)性(xing)，所(suo)以(yi)維(wei)護(hu)、備品、備件都十分容易。FCS（Fieldbus Control System）係統是具有數字化的通信方式、全分散的係統結構、開放的互聯網絡、多種傳輸媒介和拓撲結構、高度的環境適應性等特點的現場總線（Fieldbus）技術，從根本上突破了傳統的“點對點”式的模擬信號或數字—模擬信號控製的局限性，構成一種全分散、全數字化、智能化、雙向、互連、多變量、多接點的通信與控製係統。相應的控製網絡結構也發生了較大的變化。FCS的典型結構分為設備層、控製層和信息層。DVP係列FCS係統的基本組成包括上位機監控管理站、設備操作站和三層通訊網絡架構，如圖1所示。