A-B現(xiàn)場總線在“乳品加工”行業(yè)的應(yīng)用
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A-B現(xiàn)場總線在“乳品加工”行業(yè)的應(yīng)用 (1)
2012-08-03 16:54:51來源:中國傳動網(wǎng)
乳品加工是個多區(qū)域、多工藝協(xié)調(diào)運作的控制過程。因為最終產(chǎn)品和人體健康密切相關(guān)，所以對控制系統(tǒng)的精度、可靠性和實時性都提出了很高的要求。本文介紹了某乳品企業(yè)在對生產(chǎn)線進行改造時，成功地將A-B設(shè)備層、控制層、信息層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到整個生產(chǎn)的自動化管理，大規(guī)模應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，并取得了巨大的經(jīng)濟效益。
2002年，東北地區(qū)某乳品廠進行生產(chǎn)線擴建改造。該廠原來曾采用了眾多的PLC-5和SLC500系列產(chǎn)品，并通過DH+連接在一起。此次改造，該廠生產(chǎn)能力將擴大一半以上，改造過程涉及到原有控制系統(tǒng)的升級、替換和刪除。
鮮奶是不易保存的，所以整個乳品廠工程中最關(guān)鍵的問題，是如何在不停產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將原有功能和原有現(xiàn)場I/O設(shè)備的控制完整切換到新系統(tǒng)上。其次，是該如何采用一個更為合理、更為先進、更為可靠的方案，以適應(yīng)變頻器、智能化儀表等設(shè)備在工程上的大量應(yīng)用。
為此該工程選用了ControlLogix系統(tǒng)，通過其強大的網(wǎng)絡(luò)功能，包括EtherNet、ControlNet和DH+等，成功地實現(xiàn)了不停產(chǎn)切換和擴建改造?？⒐ず蟮南到y(tǒng)信息層采用快速以太網(wǎng)為紐帶，實現(xiàn)了工控信息的發(fā)布和共享；控制層則以ControlNet為骨干，兼容DH+，有效地規(guī)劃了系統(tǒng)負荷，使網(wǎng)絡(luò)更快速更安全；設(shè)備層選用了RIO和DeviceNet，不僅大大節(jié)省了用戶投資和現(xiàn)場工作量，還使得信息更全面，實現(xiàn)了更靈活、更智能化的控制。
A-B現(xiàn)場總線技術(shù)概述
乳品加工是一個復(fù)雜的多工藝協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，它包括產(chǎn)品制造系統(tǒng)：奶源、凈乳、配方、濃縮、干燥、干混、包裝；服務(wù)系統(tǒng)，如：蒸汽、熱風、制冷、清洗；此外還有：凈化水、污水處理等系統(tǒng)。因為最終產(chǎn)品和人體健康密切相關(guān)，所以對控制系統(tǒng)的精度、可靠性和實時性都提出了很高的要求。
與其它品牌自動化產(chǎn)品相比，A-B強大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能是一大顯著優(yōu)勢。NetLinx開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包含了信息層、控制層和設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)，NetLinx結(jié)構(gòu)把網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、CIP（控制和信息協(xié)議）以及開放式軟件接口結(jié)合在一起。根據(jù)特定的應(yīng)用需求，用戶可以混合搭配一層、兩層或全部三層網(wǎng)絡(luò)，并可以在網(wǎng)絡(luò)間無縫地傳送數(shù)據(jù)。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系下，羅克韋爾自動化的Logix平臺為用戶提供了不同格式下控制的兼容性。
以太網(wǎng)（Ethernet）
以太網(wǎng)技術(shù)在近十幾年來發(fā)展得非常迅速。由于其應(yīng)用的廣泛性和技術(shù)的先進性，不僅壟斷了商用計算機的通信領(lǐng)域和過程控制領(lǐng)域中上層的信息管理與通信，而且在工業(yè)控制領(lǐng)域也得到了大規(guī)模的應(yīng)用，并且也是今后工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。EtherNet工業(yè)協(xié)議（EtherNet/IP）是一個開放式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標準，采用IEEE802.3物理介質(zhì)及數(shù)據(jù)鏈路標準，提供了實時I/O消息和對等信息通訊。典型情況下，EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)采用有源星型拓撲結(jié)構(gòu)，設(shè)備組按點對點方式連接到交換機。交換機提供虛擬連接，有助于控制網(wǎng)絡(luò)碰撞并減少網(wǎng)絡(luò)堵塞。羅克韋爾自動化產(chǎn)品中，PLC-5E系列和SLC5/05系列及ControlLogix產(chǎn)品都提供了以太網(wǎng)接口。
DH+（DataHighwayPlus）
DH+（DataHighwayPlus）是一種較早投入使用的工業(yè)局域網(wǎng)，可用于PLC、計算機、人機界面產(chǎn)品等之間進行數(shù)據(jù)傳送。所有的增強型PLC-5及SLC5/04都有內(nèi)置的DH+通訊口，加上DH+使用便宜的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和最長達3000米的傳輸距離，它在各行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于DH+網(wǎng)采用令牌傳送協(xié)議，在節(jié)點過多時（超過20個）可導(dǎo)致傳輸實時性的降低，在此情況下，不適合于對安全及連鎖控制實時性要求較高的控制場合。
ControlNet
ControlNet是90年代以后開發(fā)和應(yīng)用的自動化及控制網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)集數(shù)種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點于一身，擁有I/O、PLC互鎖、信息傳輸以及在同一網(wǎng)上編程等功能。它是一種用于對信息傳送有時間苛刻要求的、高速確定性網(wǎng)絡(luò)。同時它允許傳送無時間苛求的報文數(shù)據(jù)，但不會對有時間苛求的數(shù)據(jù)傳送造成沖擊。ControlNet采用了生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer）模式，這種模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點，同時從單個的數(shù)據(jù)源存取相同的數(shù)據(jù)。其最主要的特點是：更強的系統(tǒng)功能；更高的效率，因為數(shù)據(jù)的發(fā)送與客戶的數(shù)量無關(guān)；精確的同步化，因為數(shù)據(jù)同時到達每個節(jié)點。
DeviceNet是一個開放的網(wǎng)絡(luò)，可以將底層的設(shè)備直接與車間級控制器相連，如：限位開關(guān)、光電傳感器、變頻器、電力監(jiān)控模塊及觸摸屏等，而無需通過硬線將它們與I/O模塊連接。這種連接極大的改進了設(shè)備間的通訊功能，并可提供診斷、預(yù)測故障等功能。 [1][2]
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