纺织生产控制系统中现场总线技术的研究及应用

摘要：通信技术，计算机技术与控制技术正飞速的发展，而现场总线技术则被渐渐的运用到了纺织生产工业控制的系统中。正因为如此，纺织工业的信息化建设成为了近几年纺织工厂重点的建设对象，通过加强控制系统中现场总线技术，可以大幅度提高纺织工厂的管理能力，推进了纺织工厂的技术、质量、经济及服务。

关键词：现场总线；现场总线技术；控制系统；生产技术；纺织业

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0015-02

从20世纪80年代中期开始，计算机网络系统迅速发展，现场总线是在一种实际需求的驱动下萌生出来的，它集合了自动化中各大领域高智能设备之间的通信网络，打破了一座信息孤岛从而应运而生。从这个时候开始，纺织生产控制系统中的现场总线技术就已经开始得到人们的重视，它结合了许多的技术，诸如微处理、通信及自动控制等技术，让设备变得更高端，从而具有了计算和通信的能力，在各个方面上都提高了精密度，让人们轻松地实现了远程传输。

现场总线又被称为现场网络，它是一种可以将各种终端与控制器的通讯等进行特化的高级网络，将通讯的信息数字化，也以此来达到高度的性能化，它集中体现了信息技术与网络技术的发展，也成为了可以独自承担一些通信、检测等任务的网络节点。

目前国际上流行的现场总线有：IEC（基金会现场总线是其中的一个子集），Control Net（控制器局域网），Profibus（局部操作网），P-Net等等。IEC现场总线的基础是开放系统的互连模型，FF的H1传播速率不如H2，但是加了中继器延长之后可达到1900米，而H2的通讯距离则并非如此理想。

而控制局域网得到了美国Rockwell公司支持。他采用的模式很新颖，允许网络上的节点都从同一个数据源获取或储存相同的数据。这样的模式增强了系统的功能，极大地提高了效率。

Profibus用两种方式来存取，一个是Token-Ring，一个是Master的方式。

除了以上列出来的几种常见方法之外，还有许多的现场总线技术，比如SwiftNet，World FIP，Interbus，而Iuterbus还具备良好的诊断能力。

现场总线这边将提到现场总线的框架模型，它有四个大的层面，物理层，数据链路层，应用层，用户层。

在物理层理，规定了它所要传输的介质，以及传输的速率、电源、信号类型等等。

在数据链路层里，明确规定了物理层与应用层之间的接口，包括数据的结构，以及多站使用的规范化等等，数据链路层最大的用处莫过于是保证信息传输过程中的完整与正确。

在应用层里，则定义了听、说、读、写，还有解释和信息传输的方式。

在用户层里，定义了过程控制的内容，也包括一些内部信息的存取方法。

综合下来，现场总线的结构是由这些功能块一同完成的。数据采集、协助、控制、输出，每个功能都有它独特的作用，也必不可缺少。

现场总线系统的技术特点：其一，系统很开放，将来自于不同供货商的产品组成随意的系统，然后构筑自动化的领域；其二，具有可操作性；其三，具有高度的分散性；其四，具有对环境的适应性。除此之外，现场总线技术还具备其他很多特点，比如综合能力很强，组态统一等等。

现场总线技术的应用：FF现场总线可以应用于自动化的领域，比如说水力、电力、油田、废水处理等等。

Profibus现场总线因为其有三个兼容的部分，每个兼容部分所应用的领域也各有不同。比如说，DP的适合于加工类的自动化领域，有食品加工、制药、发电等。而Profibus-FMS则可以用于一些制造业的自动化领域，有楼梯的电灯自动化，家里的开关等。其中PA的总线则适用于过程的自动化。

CAN总线采用了三层结构的模型：物理层、数据链路层、应用层。应用层的功能基本上都是由处理器来完成的，CAN总线的通信具有机电的好处，可靠性强，实时性好，灵活性优，传输的时间短。CAN现场总线可以应用于一些高端的制造业以及机械类，比如说机床、器械、还有汽车的制造。

WorldFIP的结构也是由三个等级构成，分别为过程级、控制级和监控级，其通信速率多层化，WorldFIP能够满足各种各样的需要，适合与许多种类型的应用结构。而WorldFIP现场总线被广泛的用于工业、铁路、交通等领域。

Lonworks采用的是OSI里面的七层结构，而它的现场总线，支持多种结构，组织网络更加的灵敏，它与Profibus现场总线的应用领域有相同之处，还可以用于数据的采集，而在监控网络上，要比Profibus更加的优越。

现场总线技术在纺织业上已经得到了大量的运用，生产的系统不断的被简化，一方面为了保障纺织品的质量，一方面又要降低生产的成本，从而促进纺织工业集成化。

而在国外，许多公司推出了各式各样的纺织机，将不同的现场设备分散在机器的各个部位，利用集成的技术来简化设计，很大程度上降低了纺织成本。例如，德国推出的AFT机器，采用的是LonWorks现场总线，它可以很好地控制气流，并及时换热，而染液的温度和布料等都是具备自治功能的现场设备。而瑞士推出的纺织机，则是利用的CAN的现场总线来控制网络。

从1993年开始，中国才开始研究现场总线，而到了1998年的时候，一些还没有完全成熟的现场总线便已经推出。许多国内的纺织厂积极引进国外先进的技术，就比如上海某家股份公司，新开发的粗纱机子则采纳了CAN现场总线，而许多后续处理的生产线，则采用了Profibus总线。他们致力于研究这些现场总线产品的研究，将许多机械纺织的功能特点都集中到了一起。

现场总线技术在纺织生产控制系统中正逐步发展起来，也渐渐成为了如今自动化领域中的热点，给我国许多的工厂和企业提供了良好的机遇，一旦现场总线生产的产品开始普及，研发和生产的成本降低，大量通过现场总线产品将用于纺织工业，而现场总线的技术也将在实践中不断地得到发展。

参考文献

[1] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].清华大学出

版社，1999.

[2] 周明.现场总线控制[M].中国电力出版社，2001.

[3] 韩广辉.基金会现场总线中的资源块[J].测控技

术，2000.

作者简介：丁一光（1958—），男，浙江人，吉林市产品质量检验院副高级工程师，研究方向：轻纺纺织。