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

 

    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(zai)20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20shijimo
，suizheshengchanguimodebuduankuodahefuzachengdudetigao，shijiyingyongduikongzhixitongdeyaoqiuyuelaiyuegao
，tongshijisuanjixinxijishuyouletufeimengjindefazhanjiyingyong
，fangshachangzidonghuaxitongyeyinglailexinxigongyeshidai，zaizheyishiqigezhongfangjitongxunshouduanbeiguangfanshiyong

，xinxihuachengweizhongyaotese，bujindadatigaoleshengchanxiaolv，yeshifangzhijixiezidonghuakongzhifankailexindepianzhang
，benwenzhuyaojieshaogongyekongzhiwangluohechanpinzaifangzhichangdejutiyingyong。

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。

    但(dan)是(shi)單(dan)機(ji)自(zi)動(dong)化(hua)這(zhe)對(dui)於(yu)紡(fang)織(zhi)廠(chang)的(de)生(sheng)產(chan)及(ji)管(guan)理(li)是(shi)遠(yuan)遠(yuan)不(bu)夠(gou)的(de)。中(zhong)國(guo)的(de)紡(fang)織(zhi)產(chan)業(ye)處(chu)於(yu)勞(lao)動(dong)密(mi)集(ji)型(xing)向(xiang)設(she)備(bei)與(yu)資(zi)本(ben)密(mi)集(ji)型(xing)的(de)產(chan)業(ye)轉(zhuan)型(xing)階(jie)段(duan)。要(yao)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，必(bi)須(xu)協(xie)調(tiao)好(hao)各(ge)種(zhong)設(she)備(bei)及(ji)人(ren)員(yuan)，而(er)目(mu)前(qian)的(de)狀(zhuang)況(kuang)是(shi)雖(sui)然(ran)單(dan)機(ji)設(she)備(bei)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)，但(dan)工(gong)廠(chang)綜(zong)合(he)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)往(wang)往(wang)都(dou)很(hen)低(di)，各(ge)個(ge)工(gong)序(xu)之(zhi)間(jian)、設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)包(bao)括(kuo)操(cao)作(zuo)員(yuan)之(zhi)間(jian)不(bu)能(neng)相(xiang)互(hu)協(xie)調(tiao)，成(cheng)為(wei)信(xin)息(xi)孤(gu)島(dao)
，造(zao)成(cheng)資(zi)源(yuan)的(de)浪(lang)費(fei)和(he)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)的(de)缺(que)失(shi)。還(hai)是(shi)以(yi)細(xi)紗(sha)機(ji)為(wei)例(li)

，一(yi)個(ge)紡(fang)織(zhi)企(qi)業(ye)中(zhong)

，根(gen)據(ju)產(chan)量(liang)情(qing)況(kuang)一(yi)般(ban)細(xi)紗(sha)機(ji)的(de)台(tai)數(shu)可(ke)達(da)幾(ji)十(shi)台(tai)甚(shen)至(zhi)更(geng)多(duo)，為(wei)了(le)應(ying)對(dui)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)的(de)變(bian)化(hua)，要(yao)求(qiu)調(tiao)整(zheng)設(she)備(bei)紡(fang)紗(sha)支(zhi)數(shu)，涉(she)及(ji)到(dao)相(xiang)關(guan)的(de)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)需(xu)要(yao)變(bian)動(dong)
，過(guo)去(qu)通(tong)過(guo)人(ren)工(gong)的(de)方(fang)式(shi)對(dui)設(she)備(bei)逐(zhu)台(tai)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)
，而(er)現(xian)在(zai)完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)快(kuai)速(su)的(de)更(geng)換(huan)其(qi)工(gong)藝(yi)需(xu)求(qiu)，減(jian)少(shao)錯(cuo)誤(wu)
，提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)紡(fang)織(zhi)工(gong)業(ye)持(chi)續(xu)快(kuai)速(su)的(de)發(fa)展(zhan)，紡(fang)織(zhi)機(ji)械(xie)工(gong)業(ye)將(jiang)以(yi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)為(wei)主(zhu)導(dao)，以(yi)智(zhi)能(neng)化(hua)生(sheng)產(chan)為(wei)主(zhu)要(yao)特(te)征(zheng)進(jin)入(ru)網(wang)絡(luo)化(hua)控(kong)製(zhi)，帶(dai)來(lai)人(ren)力(li)成(cheng)本(ben)的(de)節(jie)約(yue)
，生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)效(xiao)率(lv)和(he)產(chan)品(pin)品(pin)質(zhi)的(de)提(ti)高(gao)，通(tong)過(guo)對(dui)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)的(de)監(jian)控(kong)和(he)統(tong)計(ji)也(ye)可(ke)大(da)大(da)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)開(kai)機(ji)率(lv)，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)企(qi)業(ye)的(de)競(jing)爭(zheng)力(li)。

    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。

    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。

    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。

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：tongguoshengchanquanguochengdejiankongyijilishishujucunchuzhaxun
，dangchengpinhuohougongxuchanpinchuxianpinzhiwentishi，ketongguozhuisudefangshizhazhaochuxianguzhangdegongyihuanjie，congerkuaisupaichuhetiaozheng，bimiangengdadesunshi。

（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。

 

            

圖1 台達FCS係統控製結構示意圖

 

信息層由上位計算機

、網絡交換機和組態軟件構成，采用EtherNet網絡通訊
，一方麵實現與現場係統的數據采集和交換，另一方麵實現數據存儲、分析
、管理。甚至可實現遠程IE監控和MODEM撥號監控，如圖2所示。

                                      圖2 信息層畫麵

                   

控製層由DVP係列網絡產品構成，包括主機、以太網模塊
、總線模塊等，針對各類設備共配置5套，主要實現對每類設備的管理和控製，並且將數據上傳至上位機，同時將上位機的控製命令和數據下達到每台設備。