分析流程工业控制系统中多总线技术

刘丹

摘 要：随着工业进程的加快，城市化进程的迅速发展，多效、高速的生产，才能使企业利于不败之地。本文以中藥企业生产为例，对中药企业生产中的各个流程，包括管理层、车间曾和设备层的特征进行分析，采用一定的技术方法，设计了多总线控制系统。对企业产品的生产质量和数量等方面提供指导意义。

关键词：流程工业； 多总线技术； profinet

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.023

我国作为最大的发展中国家，在很多方面已经赶超部分发达国家，走在世界的前列。但是，在中药生产方面，我国与美国、德国等发达国家相比任存在很大的差距。不管是是生产设备还是生产规模都落后于发达国家。

中药生产本来就是一个复杂的生产过程，由于这一原因，要实现中药现代化，就必须把中药生产与现代科学技术相结合，简化生产步骤，缩减生产时间，向智能化生产努力靠拢。合理应用科学的方法和现代生产技术，是中药制药行业中的必然发展方向。而且中药生产制造关乎民生，因此，提高中药现代化，是中药企业的首要任务。

1 中药生产线控制过程的工艺特征

中药生产包括投入原料、提取、配料、装瓶灭菌、包装、质检等生产过程。其中在中药的提取到配料过程就是我们常说的中药浸膏的生产进程，其施工工序概括为：提取、浓缩、醇沉、回收酒精、配料。

（1）提取：完成提取工段的生产要求，实现提取任务用到的主要装置是提取罐和领凝器。首先将中药原材料和水按照一定的比例投入到提取罐中，打开提取罐的蒸汽阀门，将蒸汽送入罐中，再将提取罐加热使之沸腾一定的时间后，关闭阀门。提取罐在加热的时候，会有大量的蒸汽从出口冒出，这些蒸汽中含有挥发油，根据相关技术要求，提取过程，必须注意控制在冷凝器中凉水的流量。到此，第一次提取工作就算做完了。第一次提取完成后，再给提取罐中注入一定量的水，展开再次提取，如此过程加以循环，一共进行三次提取才算提取工序完全结束。

（2）浓缩：提取过程结束后，紧接着就是浓缩工作，浓缩工序需要的装置主要包括一效、二效蒸发器和蒸发室，气液分离器以及料液储罐等。熟料是整个浓缩工序的第一个过程，一旦检测器发出提取工序已完成的信号，一效和二效蒸发器就会接受到出料信号，整个过程都属真空操作，把上述工序提取到的料依照预定的比例分配到两个蒸发器，而且还会把剩余的输送到料液储罐里。输料完成后，进行双效浓缩，双效浓缩达到的效果是使一效蒸发器和一效蒸发室、二效蒸发器和二效蒸发室之间形成回流循环。

如果一效蒸发室中的料液低于出口高度，同时，储蓄罐里已经完全没有料液的时候，就会触发二效蒸发室将其余下料液输到一效蒸发室里，同样的道理若二效蒸发室中的料液低于出口高度，而且储蓄罐也没有任何料液的情况下，一室剩余料液则会进入二效蒸发室。这样彼此相互循环，直到浓缩工序彻底完成。

（3）醇回收：醇沉罐工作、醇回收罐以及气液分离器等。浓缩结束后，浓缩物质和酒精按照1：1的量加入醇回收罐，再经过高温加热，将气液两相物质用气液分离器进行分离，气体被冷却塔回收，液体则被输送到醇回收罐内。

2 总线控制的系统设计

2.1 现场工序总线选取

假如现场总线技术比较单一，整个系统的管理和监控就很难实现，所以，将几类各具特色的现场总线综合起来，就会使这些总线之间进行优缺互补，达到最终想要的结果。目前，现场总线融合这一设计理念，是实现全网总线管理的最佳方法。中药生产线的规模大，系统复杂繁琐，因此，在应用现场总线技术时，要同时考虑管理层总线和车间层总线，同时还应对设备层总线进行周密考虑。进行中药生产时，要综合考虑各类总线，依据实际情况，设计运用了这三类现场总线，分别是profinet、pro-fibus和 AS - i。其中，profinet 是最近几年新型的工业技术，在中药生产中被广泛应用； profibus 是应用最为广泛的现场总线技术，车间层对profibus的依赖最强，所以，将它应用在中药生产线控制系统的车间层是最为合适的；中药生产线控制系统的设备层应用最多的是AS –i，而且AS –i目前被大量的应用的现场总线。

2.2 主站选择

主站一般使用SIEMENS的S7 -400PLC。提取、浓缩工段等每个工段的DP网络的主站都配有工业以太网模块。通过该接口，使用ITP把每个DP网络接入SIEMENS的SCALANC系列交换机。工业以太网交换机用于构成光纤网络，结成冗余管理器功能，支持工业以太网快速冗余结构，环网中的数据传输速率为100Mbit/s。系统中使用的交换机具有6个RJ45接口和2对光纤接口，在使用中可以有6个DP 网络通过RJ45 接口接入一个交换机中。

2.3 从站选择

从站由分布式 I/O、电子秤、水分仪、变频器、电动调节阀等组成。分散的DI/DO和AI/AO信号通过带DP口的远程I/O模块接入到 PROFIBUS DP 网络中。 一些智能化的设备它们可以直接接入DP网络。E + H 公司的流量计、水分仪的调节阀等本身带有PA接口，它们组成的 PA 网段通过 DP/PA 耦合器接入 DP 网络。对一些比较分散或使用了智能传感器，则使用AS -i网络把这些底层设备连接起来，然后通过AS - i/DP耦合器接入DP网络。

3 结语

今后，中药在进行大规模生产时，必须要实现中药制药的现代化。也就是说，中药在生产过程中，要在各流程工业控制系统中运用多总线技术，比如：实时工业以太网、 profibus、 AS - i 等结合使用，就会实现中药省时高效的大规模生产。多总线技术的应用也一定会对我国的中药制药产业产生长久的积极影响。

参考文献：

[1]李玥.CAN总线技术在电机控制系统中的应用研究[J].沈阳工业大学，2015.

[2]屈丹，贺雯，秦泰，李磊.基于现场总线的工业管控一体化平台的设计[J].工业控制计算机，2016（09）.

[3]周海雁.探究融入现场总线技术[J].山东工业技术，2016（21）.