佟為明1，田民2，林景波1 (1哈爾濱工業大學羅克韋爾自動化實驗室 ，150001 2黑龍江省科學院自動化研究所，150090)
摘要： 針對大豆分離蛋白生產工藝及要求， 設計了一套以ControlNet為主的包括羅克韋爾自動化NetLinx三層網絡的現場總線控製係統。係統包括羅克韋爾自動化公司A-B品牌的4個ControlLogix機架、EtherNet、ControlNet、DeviceNet通信模塊、多個I/O模塊、duogebianpinqiheruanqidongqiyijilianggecaozuozhandeng。xitongjuguoneidadoujingshenjiagongxingyejishudelingxiandiwei，dadaoleguojixianjinshuiping，shiqiyedeshengchanshuipingjichanpinzhiliangheguowaizhumingqiyexingchengtongdengjingzhengyoushi，weiqiyedailailejudadejingjixiaoyi。
關鍵詞： ControlNet ControlLogix 現場總線控製係統(FCS)
一、引言
大豆分離蛋白的生產工藝複雜、zhiliangkongzhiyaoqiuyange。woguoxianyoudejuedabufendadoufenlidanbaishengchanxiangongyishebeiluohou，shengchanguochengkongzhishuipingdixia，yinerchanpinzhiliangbugao，wufaxingchengjingzhengyoushi。2000年哈爾濱某大豆食品公司引進國外先進的工藝及關鍵生產設備，聯合國內有關單位設計了一套以ControlNet為主的包括羅克韋爾自動化NetLinx三層網絡的現場總線控製係統，建成了一條具有我國自主知識產權的高質量現代化大豆分離蛋白自動控製生產線。
二、大豆分離蛋白生產工藝簡介
大豆分離蛋白工藝過程主要有以下幾道工序：（1）浸出工序，（2）酸沉分離工序，（3）中和工序，（4）閃蒸工序，（5）幹燥工序。
整個生產車間分為濕區和幹區。濕區完成浸出、酸沉分離及中和三道工序，工藝較複雜，檢測控製點較多，有溫度、流量、酸堿度等被控量，並要求對這些被控量進行實時監測控製；ganquwanchengshanzhengheganzaoliangdaogongxu，beikongliangzhuyaoshiyalihewendu，qieshengchanzhongganqudeyalihewendudoujiaogao，duigongyiguochengyouyangedexianhoushunxuyaoqiujihusuoyaoqiu，xuyaoyangedeanquanbaohu。weitigaokongzhixitongdeshishixiangyingsudu，baozhengkongzhixitongdezhengchangyunxing，yaoqiuduishiquheganqufenbiejinxingkongzhi，bingjinxingtongxin、相互協調。
大da豆dou分fen離li蛋dan白bai生sheng產chan線xian生sheng產chan的de蛋dan白bai粉fen可ke作zuo為wei多duo種zhong食shi品pin的de原yuan料liao，其qi生sheng產chan配pei方fang多duo達da十shi幾ji種zhong。在zai不bu同tong的de配pei方fang工gong藝yi生sheng產chan過guo程cheng中zhong，需xu要yao添tian加jia的de組zu份fen種zhong類lei不bu同tong、甚至配比也不同，而且生產過程的酸堿度、浸出酸沉溫度、老化溫度及時間、噴霧幹燥壓力及溫度等也都各不相同，需要靈活方便的配方生產控製。
三、以ControlNet為主的現場總線控製係統
針對生產線分散程度大、對實時控製及互鎖邏輯控製要求高、需要靈活方便的配方生產控製等特點，采用了以羅克韋爾自動化公司的ControlNet為主的現場總線控製係統，實現了大豆分離蛋白生產全過程的自動控製。係統能夠可靠有效地完成實時、精確的過程控製、順序邏輯控製、連鎖保護、參數報警、曆史記錄、趨勢圖、數據處理和打印報表等功能，並具有優異的開放式網絡體係結構，擴展方便靈活、可靠性高。
係統以羅克韋爾自動化公司A-B品牌的ControlLogix係列產品為核心，包含NetLinx的所有三層網絡：信息層、控製層、設備層。信息層采用EtherNet，它主要連接兩個操作站計算機和ControlLogix控製器，實現計算機與控製器之間大量信息的高速交換，對生產過程進行監控，並可用於組建企業信息網。控製層采用高速、確定性的ControlNet網絡，實現控製器之間的通信及對遠程擴展I/O的控製。設備層采用高效、低價的DeviceNet網絡，實現對底層現場設備的監控。
係統中應用了4個ControlLogix機架：ControlLogix1至ControlLogix4。ControlLogix1至ControlLogix3主要用於對濕區的控製，ControlLogix4主要作為幹區的控製單元。ControlLogix1機架中插有2個處理器模塊Logix5550，1個ControlNet通信模塊1756-CNBR，1個EtherNet通信模塊1756-ENET，1個DeviceNet掃描器模塊1756-DNB，多個1756 I/O模塊。ControlLogix2和ControlLogix3機架中各插有1個ControlNet通信模塊和多個I/O模塊，機架中沒有處理器，通過ControlNet通信模塊連接到ControlNet網絡上，作為ControlLogix1的遠程擴展I/O。ControlLogix1處理器控製本機架中的I/O模塊以及ControlLogix2和ControlLogix3的遠程擴展I/O模塊，並處理EtherNet、ControlNet以及DeviceNet網絡上的信息，其任務非常繁重，因此采用雙處理器熱備，以提高係統的可靠性。ControlLogix4作為幹區的控製單元，機架上插有1個處理器模塊、1個ControlNet通信模塊及多個I/O模塊。其處理器完成對幹區閃蒸和幹燥兩道工序的控製，實現各工藝環節的邏輯控製、互鎖控製以及生產中過程量的實時控製，並通過ControlNet通信模塊與ControlLogix1處理器進行通信協調，以將生產信息實時傳輸到操作站1和操作站2。
ControlLogix1處理器通過DeviceNet掃描器控製DeviceNet網絡上連接的多個變頻器和軟啟動器，完成對現場電動機的驅動與控製。
本係統按照工藝要求采用PID和模糊控製等控製手段完成大豆分離蛋白生產線上設備的電氣自動控製、順序邏輯控製、儀表控製、回路調節等功能，並對工藝過程信息進行檢測、記錄及數據處理，實現設備運轉控製及工藝過程的自動調節、報bao警jing等deng，從cong而er完wan成cheng對dui整zheng個ge生sheng產chan過guo程cheng的de自zi動dong控kong製zhi。係xi統tong能neng夠gou穩wen定ding可ke靠kao地di完wan成cheng各ge項xiang控kong製zhi功gong能neng，各ge檢jian測ce點dian及ji控kong製zhi點dian都dou能neng達da到dao控kong製zhi要yao求qiu的de檢jian測ce精jing度du及ji控kong製zhi精jing度du，同tong時shi係xi統tong具ju有you很hen強qiang的de抗kang幹gan擾rao性xing，能neng夠gou在zai比bi較jiao惡e劣lie的de工gong業ye現xian場chang環huan境jing中zhong正zheng常chang工gong作zuo。操cao作zuo站zhan1和操作站2由技術人員操作，分別監控濕區和幹區，並可實現生產過程監控、shujuchuliyijibaobiaodayindenggongneng。liangnianlaixitongdeyunxingshijianbiaoming，xitongshishengchanchanpinwanquandadaolezhiliangyaoqiu，shishengchanxiaolvdafudutigao，jieyueledaliangziyuan，youxiaotigaoleqiyedejingjixiaoyi。zhuanjiaduibenxitongpingdinghouyizhirenwei，benxitongjuguoneidadoujingshenjiagongxingyejishudelingxiandiwei，dadaoleguojixianjinshuiping。
四、ControlNet網絡組建與調試
大豆分離蛋白生產線現場總線控製係統是以ControlNet網絡為主構成的，因此ControlNet網絡的組建與調試是至關重要的。ControlNet網絡組建的基本步驟如下：
（1）網絡規劃：根據係統需要選擇節點、同軸電纜或光纖介質，進行合理布線規劃；
在進行ContolNet網絡硬件安裝調試及網絡組態時應注意：
（1）推薦選用羅克韋爾等公司的ControlNet網絡同軸電纜或光纖及連接組件（這可使硬件安裝大大簡化，並提高可靠性）；
五、結論
大(da)豆(dou)分(fen)離(li)蛋(dan)白(bai)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)，不(bu)僅(jin)使(shi)企(qi)業(ye)的(de)產(chan)品(pin)占(zhan)領(ling)了(le)國(guo)內(nei)市(shi)場(chang)並(bing)遠(yuan)銷(xiao)世(shi)界(jie)各(ge)地(di)，給(gei)企(qi)業(ye)帶(dai)來(lai)了(le)顯(xian)著(zhu)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，同(tong)時(shi)也(ye)產(chan)生(sheng)了(le)非(fei)常(chang)顯(xian)著(zhu)的(de)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)。它(ta)的(de)應(ying)用(yong)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)我(wo)國(guo)農(nong)業(ye)產(chan)品(pin)深(shen)加(jia)工(gong)領(ling)域(yu)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)，使(shi)我(wo)國(guo)大(da)豆(dou)分(fen)離(li)蛋(dan)白(bai)的(de)生(sheng)產(chan)水(shui)平(ping)和(he)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)和(he)國(guo)外(wai)著(zhu)名(ming)企(qi)業(ye)形(xing)成(cheng)同(tong)等(deng)競(jing)爭(zheng)優(you)勢(shi)，推(tui)動(dong)了(le)我(wo)國(guo)大(da)豆(dou)及(ji)農(nong)產(chan)品(pin)深(shen)加(jia)工(gong)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)，前(qian)景(jing)十(shi)分(fen)廣(guang)闊(kuo)。
本(ben)係(xi)統(tong)在(zai)哈(ha)爾(er)濱(bin)某(mou)大(da)豆(dou)食(shi)品(pin)公(gong)司(si)的(de)大(da)豆(dou)分(fen)離(li)蛋(dan)白(bai)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)應(ying)用(yong)成(cheng)功(gong)後(hou)，在(zai)社(she)會(hui)上(shang)相(xiang)關(guan)行(xing)業(ye)中(zhong)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da)。瑞(rui)士(shi)雀(que)巢(chao)公(gong)司(si)經(jing)過(guo)多(duo)方(fang)考(kao)察(cha)比(bi)較(jiao)，最(zui)後(hou)決(jue)定(ding)在(zai)雙(shuang)城(cheng)雀(que)巢(chao)奶(nai)粉(fen)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)采(cai)用(yong)同(tong)類(lei)係(xi)統(tong)。現(xian)係(xi)統(tong)已(yi)投(tou)入(ru)運(yun)行(xing)，效(xiao)果(guo)良(liang)好(hao)，使(shi)企(qi)業(ye)的(de)生(sheng)產(chan)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)和(he)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)大(da)為(wei)提(ti)高(gao)，產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)也(ye)有(you)了(le)明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao)。
參考文獻
[1] 佟為明，林景波. 現場總線概述. 低壓電器, 2002, (4)：34-39
作者簡介：
佟為明，男、1964年10月出生、博士、教授、博士生導師，哈爾濱工業大學網絡與電器研究所所長；《低壓電器》編委，中國電源學會理事，中國電源學會特種電源專委會委員；著作部分：發表論文90餘篇；主要研究方向：現場總線，數字式繼電繼電保護測控裝置與係統，電磁兼容技術，變頻電源與諧波抑製。
