摘 要：本文介紹了Rockwell現(xiàn)場總線技術(shù)在切片回潮生產(chǎn)線電控系統(tǒng)中的應(yīng)用，分別通過Devicenet網(wǎng)和Controlnet網(wǎng)完成了電控系統(tǒng)設(shè)備控制層、生產(chǎn)監(jiān)控層的設(shè)計，并補充了生產(chǎn)管理層的相關(guān)信息采集和管理，實現(xiàn)與原管控一體化電控系統(tǒng)的良好對接。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線;切片回潮;Devicenet;Controlnet Abstract：In this article the author generally introduces the application of Rockwell FSC in control System of tobacco slicing and conditioning plant，that is finishing the design of device control layer and monitoring&controling layer in automatic control system， reinforcing the acquisition and management of date in production management layer, through the network of Devicenet and Controlnet separately ,leading a effective joint to the formal Control&Management Integration. Key words：FCS;tobacco slicing and conditioning;Devicenet;Controlnet 前言 　　隨著打葉復烤技術(shù)的推廣應(yīng)用，各卷煙廠制絲線和膨脹煙絲廠家的工藝都使用經(jīng)打包醇化后的片煙為生產(chǎn)原料。作為其第一道處理工序，其處理的效果如何直接關(guān)系到工藝質(zhì)量，因此其控制系統(tǒng)的先進程度至關(guān)重要。本文介紹的基于Rockwell AB Devicenet現(xiàn)場總線技術(shù)的膨脹煙絲線切片回潮控制系統(tǒng)，具有運行安全可靠，實時性強，易于擴展的特點，達到了國內(nèi)外卷煙制絲控制系統(tǒng)的先進水平?，F(xiàn)將其電控系統(tǒng)設(shè)計的思路列示如下： 1 工藝設(shè)備流程的控制范圍 　　切片回潮生產(chǎn)線工藝設(shè)備流程見圖1：原料（片煙）經(jīng)101和102軌道式皮帶輸送機進入推板式垂直分切機，紅三刀四片切片后經(jīng)104提升皮帶機進入105靜態(tài)電子皮帶秤稱重后通過106振動滑槽進入滾筒式葉片回潮機進行回潮處理，經(jīng)108振槽和109水份儀檢測水分，通過提升皮帶機110A和110裙邊帶提升機上樓進貯葉柜，進入下一道工序的處理。 　　該切片回潮控制系統(tǒng)控制范圍包括自工位號101至109B。此段主要控制兩臺主機設(shè)備——推板式垂直切片機和直接回潮機，所控電機的類型和數(shù)量如下：單向直接啟動電機9臺、變頻調(diào)速控制電機2臺、雙向雙速控制電機1臺。 [align=center] 圖1 切片回潮生產(chǎn)線工藝設(shè)備流程圖[/align] 2 控制技術(shù)要求及實現(xiàn)功能 　　2.1納入管控一體化 　　本段控制系統(tǒng)企業(yè)要求與其原生產(chǎn)線管控一體化控制系統(tǒng)融為一體，其管控一體化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖二所示。本主主要介紹管控系統(tǒng)該段的第一層和第二層設(shè)計。由于本文的主題和篇幅的關(guān)系對第三層和第四層就不再涉及。如圖2所示。 　　第一層是直接控制生產(chǎn)裝置運行的設(shè)備控制層，通常包括現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、FCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和其它形式的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)這一層除完成一些常規(guī)控制外，還應(yīng)賦予先進控制的智能，實現(xiàn)生產(chǎn)的優(yōu)化運行。 　　第二層為集中監(jiān)控層, 通常供生產(chǎn)操作人員使用，保證生產(chǎn)正常平穩(wěn)運行。工廠的中央控制室中操作人員通過計算機向現(xiàn)場發(fā)出生產(chǎn)控制命令，同時在計算機屏幕上查看現(xiàn)場的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)[1]。 [align=center] 圖2 管控一體化電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　2.2實現(xiàn)功能 　　控制系統(tǒng)應(yīng)具有兩種操作模式，即本地控制模式和中控室遠程監(jiān)控模式。 　　2.2.1本地控制模式 　　體現(xiàn)在第一層的底層設(shè)備控制系統(tǒng)，要求具有按工藝要求自動順序啟/停、聲光報警、故障診斷、聯(lián)鎖、模擬工藝流程狀況顯示等功能。對電機提供過熱、過流、缺相保護功能?？刂葡到y(tǒng)以自動控制為主，并備有手動控制功能，兩者之間可進行轉(zhuǎn)換。 　?、僮詣涌刂疲罕究刂葡到y(tǒng)在自動方式下實現(xiàn)對各設(shè)備的自動控制，包括電機啟停、執(zhí)行機構(gòu)的動作等，滿足生產(chǎn)工藝的要求。各設(shè)備在啟動時按照物料流動的方向逆序啟動。相鄰設(shè)備之間在啟動時應(yīng)設(shè)置延時時間（具體時間依工藝情況而定），以防堵料。帶有測控元件的設(shè)備其動作次序按照生產(chǎn)工藝確定。 　?、谑謩涌刂疲罕究刂葡到y(tǒng)在手動方式下通過本地組合開關(guān)實現(xiàn)對各單機設(shè)備電機的現(xiàn)場手動控制，包括雙向電機的正反向換向。 　?、劬o急停止：本控制系統(tǒng)具有緊急停止功能，在各工藝段關(guān)鍵位置設(shè)置有明顯標記的緊急停止按鈕。當按下按鈕后，該段內(nèi)所控制的設(shè)備必須全部停止運行，并切斷動力電源。解除緊急情況后，系統(tǒng)需重新啟動方可重新工作。 　　④電機控制柜組操作面板：分別用于監(jiān)視相應(yīng)控制段的工藝流程、設(shè)備狀況、工藝參數(shù)及故障指示等，并可對本段設(shè)備進行啟/停、手動/自動切換操作，以及根據(jù)授權(quán)對工藝參數(shù)進行設(shè)定等。 　?、荼Ｗo功能：系統(tǒng)對電機提供過熱、過流、缺相保護功能。 　　2.2.2中控室遠程監(jiān)控模式 　　體現(xiàn)在第二層的集中監(jiān)控層，也以自動控制為主，并備有手動控制功能，兩者之間可進行轉(zhuǎn)換。中控和本地切換鈕設(shè)在中控室，常規(guī)模式打在中控狀態(tài)，在中控室對全線進行集中操作和監(jiān)控，在該運行模式時現(xiàn)場不進行操作，這樣一是保證了安全，防止多頭操作，二是現(xiàn)場只設(shè)少量巡視人員，減少了人員配備，降低了企業(yè)的人工成本。只有在特殊情況如調(diào)試和檢修時打在本地操作狀態(tài)。 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和構(gòu)成 　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　該部分電控系統(tǒng)由設(shè)備控制層、集中監(jiān)控層組成，兩個功能層主要通過Devicenet和Controlnet網(wǎng)絡(luò)連接，實行了信息集成，方便了與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的連接。形成了分段控制、集中監(jiān)控及管理的一體化系統(tǒng)。見附圖3。 　　3.2系統(tǒng)構(gòu)成 　　3.2.1底層控制系統(tǒng) 　　采用現(xiàn)場總線控制模式和主站-本地操作箱結(jié)構(gòu)，總線采用A-B公司DeviceNet。相對于其余的現(xiàn)場總線來講，DeviceNet總線的抗干擾能力要更好，網(wǎng)絡(luò)配置更簡易。一組電控柜組放置現(xiàn)場，其中電機柜采用A-B公司的母線結(jié)構(gòu)形式。 　　①主站 　　采用A-B公司SLC504可編程序控制器（由于其處理能力較強，盡管該段控制設(shè)備較多，但一個SLC504已經(jīng)足夠，用Controllogix5000系列就有點不是太經(jīng)濟了）。本地操作箱為分布在現(xiàn)場設(shè)備上的分布式Flex I/O。現(xiàn)場設(shè)備上的分布式Flex I/O本地操作箱連接現(xiàn)場設(shè)備上的各種傳感器、執(zhí)行器（包括現(xiàn)場本地組合開關(guān)）。在控制柜門上安裝手自動、集控工作方式旋鈕及自動啟動和停止按鈕。 　?、谧诱? 　　操作面板采用A-B公司的PanelView（14’顯示器，具有觸摸屏），監(jiān)視、控制本工藝段工況。只有在上位監(jiān)控機授權(quán)下，才能對本段進行控制和參數(shù)設(shè)定。操作面板通過現(xiàn)場總線DeviceNet和主站通訊。柜內(nèi)變頻器也直接上DEVICENET網(wǎng)，經(jīng)SDN模塊與CPU聯(lián)網(wǎng)。 　　現(xiàn)場設(shè)四個本地操作箱，分別是切片機前部備料皮帶側(cè)一組，分切機機體兩組，回潮筒側(cè)一組、出料一組。垂直分切機上沒有模擬量，只有數(shù)字量，由于垂直分切機動作復雜，光電管、接近開關(guān)、限位開關(guān)等等，數(shù)量較多，加上旋轉(zhuǎn)編碼器等元器件，故在制絲線中，垂直分切機是數(shù)字量最多的設(shè)備之一。葉片回潮機的作用是使切好的煙片增加適當?shù)乃莺蜏囟?，屬模擬量控制，經(jīng)PLC計算得出相應(yīng)輸出，通過Flex I/O模塊輸出4-20mA信號控制執(zhí)行器件，以控制熱風和出口物料水分，也屬于關(guān)鍵主控設(shè)備。 　　本地組合開關(guān)、緊急停機開關(guān)和分布式Flex I/O安裝在本地操作箱，作為本地操作箱就近放置在被控設(shè)備上。Flex I/O上DEVICENET網(wǎng)，水份儀上DeviceNet。水份儀信號、電磁流量計、溫度變換器、流量控制器等模擬量測控元件，由相應(yīng)的本地操作箱負責信號采集和輸出。信號傳輸方式為4-20mA。 [align=center] 圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　3.2.2集中監(jiān)控層 　　集中于中央控制室內(nèi)，主站SLC504 PLC通過機架插槽上的控制網(wǎng)模塊，通過同軸電纜上中控室內(nèi)AB公司的Controlnet控制主網(wǎng)，[2]通過Controlnet網(wǎng)實現(xiàn)切片回潮段與原控制系統(tǒng)的連接和通信。ControlNet是基于生產(chǎn)者/消費者（Producer/Consumer）模式的網(wǎng)絡(luò)，允許在同一鏈路上有多個主控制器共存，支持輸入數(shù)據(jù)或點對點信息的多路發(fā)送，大大減少了網(wǎng)絡(luò)上的交通量，提高了網(wǎng)絡(luò)效率和網(wǎng)絡(luò)性能，是高度確定性、可重復的網(wǎng)絡(luò)。 　　工控組態(tài)軟件產(chǎn)品Rsview，監(jiān)控機采用HP工作站，SLC504、原ControlLogix5550與監(jiān)控機、工程師工作站通過controlnet通信。切片回潮段現(xiàn)場設(shè)備控制子系統(tǒng)受相應(yīng)的上位監(jiān)控機監(jiān)視和控制，接受中控室工程師站或本地現(xiàn)場工程師站對其PLC程序在線讀寫、維護。 　　集中監(jiān)控系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)連接。實現(xiàn)切片回潮段與生產(chǎn)管理系統(tǒng)和公司信息管理網(wǎng)的連接和通信。 　　3.3軟件 　　3.3.1 DeviceNet網(wǎng)組態(tài) 　　在底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)的硬件連接后，還需要對DeviceNet進行組態(tài)。通過Rockwell RSNetworx for DeviceNet來實現(xiàn)的。通過該軟件，用戶可以通過生成和管理項目，方便地檢查網(wǎng)上設(shè)備活動情況、指定具體設(shè)備的數(shù)據(jù)存取方式和與控制器所屬掃描設(shè)備間的數(shù)據(jù)映射關(guān)系，設(shè)備的增刪與更改，調(diào)節(jié)設(shè)備的可控制參數(shù)等[3]。如圖4所示。 [align=center] 圖4 RSNetworx for DeviceNet界面[/align] 　　3.3.2 SLC504的編程 　　本段主要是分切機及回潮機的動作和指標控制，控制比較復雜，程序由于篇幅和主題關(guān)系在此就不細細闡述了。只以圖5列出用SLC504編輯的邏輯示意圖。 [align=center] 圖5 編程軟件RSlogic500程序界面[/align] 　　3.2.3 Panelview本地操作屆面 　　本系統(tǒng)使用的PanelView為Rockwell的PanelView 1400E，使用的軟件是相應(yīng)的PanelBuilder，在進行相關(guān)的硬件連接和地址配置后，編輯標簽和故障觸發(fā)條件并進行繪圖，然后將生成的＊.Pba文件下傳即可。圖6為分切機的本地操作畫面。 [align=center] 圖6 編程軟件PanelBuilder生成的分切機本地操作畫面[/align] 　　3.2.4 Controlnet網(wǎng)組態(tài) 　　在SLC504與Controlnet硬件連接后，還需要對Controlnet網(wǎng)絡(luò)通訊重新進行組態(tài)。這是通過Rockwell RSNetworx for ControlNet來實現(xiàn)的。使用RSNetworx for ControlNet軟件，用戶可以非常直觀的配置ControlNet，進行合適的組態(tài)。對于ControlNet的各種網(wǎng)絡(luò)信息，如網(wǎng)絡(luò)刷新時間、最大預(yù)定義數(shù)據(jù)傳送的結(jié)點地址號，都可以通過RSNetworx來重新配置。然后將配置文件下載到PLC中去即可由它作為ControlNet的Keeper，管理網(wǎng)絡(luò)。[4]如圖7所示。 [align=center] 圖7 RSNetworx for Controlnett界面[/align] 　　3.2.5 Rsview32中控操作屆面 　　中控操作界面設(shè)計通常組態(tài)軟件來實現(xiàn)。作為組態(tài)軟件，Rockwell RSView32提供了強大的數(shù)據(jù)監(jiān)控能力，方便用戶進行上位機的畫面組態(tài)。如圖8切片段中控操作屆面。 [align=center] 圖8 編程軟件RSview32編輯的中控操作界面[/align] 　　3.2.6 Rssql軟件 　　Rockwell的RSSQL軟件是一種把現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)與企業(yè)的數(shù)據(jù)庫相連接的中間橋梁。通過將該部分電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合進中控室生產(chǎn)管理層，主要是DDE和ODBC的應(yīng)用（略），減少了信息孤島。 4 該線電控系統(tǒng)設(shè)計特點 　　4.1設(shè)備控制層：采用AB公司分步式現(xiàn)場總線，形成了從測控設(shè)備到操作控制計算機的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，除具有與傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相比的常規(guī)優(yōu)點外，還具有如下特點：各從站（包括變頻器、水份儀等）的參數(shù)總線可以從RSNetWorx配置并下載，從這一點也體現(xiàn)了一個DeviceNet現(xiàn)場總線的一個特點，設(shè)計人員可以通過總線上載、配置、下載從站的參數(shù)，這對于調(diào)試是很有用的。特別對于象變頻器、水份儀這樣有大量參數(shù)的復雜設(shè)備，利用這一功能就可以省去了在操作面板上的參數(shù)輸入過程，在中控室可進行參數(shù)配置，實現(xiàn)對包括變頻器等設(shè)備的生動操作。另應(yīng)該說在全國來講較早實現(xiàn)水份儀上DeviceNet網(wǎng)。 　　4.2通過將該部分電控系統(tǒng)整合進集中監(jiān)控層，實現(xiàn)與原有控制模式的完美對接。且集中監(jiān)控層設(shè)備與設(shè)備控制層主站、生產(chǎn)管理層設(shè)備統(tǒng)一放在中控室內(nèi)，監(jiān)控畫面豐富、設(shè)備信息采集全面，方便生產(chǎn)人員操作和實時監(jiān)控，且方便了維護。 　　4.3通過將該部分電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合進中控室生產(chǎn)管理層，減少了信息孤島，豐富了監(jiān)控信息和管理數(shù)據(jù)，電控系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工藝質(zhì)量控制達標效果好，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟和社會效益，這樣既展示良好的企業(yè)形象、又方便了管理。 參考文獻： 　　[1]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用.北京：請華大學出版社，2000. 　　[2]羅克韋爾.ABSLC500用戶手冊.2003. 　　[3]羅克韋爾.ABDevicenet用戶手冊.2004. 　　[4]羅克韋爾.ABControlnet用戶手冊.2004.