烟草机械中的现场总线控制系统探析

李晓阳 孙 瑞 杜来东 李肖肖

山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂 山东 滕州 277500

前言

自从我国进入21世纪之后，各种多元、创新的新科技不断涌入中国，为社会大众的生活与工作带来了全新的机遇与挑战。就当前阶段而言，人们的消费水平在不断的生机，老百姓对于信息技术的追求可以说是十分火热的，而这种热潮也带动了烟草工厂的现场总线控制系统。为了适应时代的步伐，必须要深入的了解现代总线系统的特特点，将其独有的优势发挥出来，进而推动烟草事业的稳步发展。如下，笔者将结合自身多年相关的工作经验，首先简单概述关于现场总线控制系统，进而分别探究西门子工业以太网络以及最新的西门子全集成平台TIA博途系统的应用。

一、现场总线控制系统的简要概述

(1)现场总线控制系统的特点。所谓现场总线控制系统，其实就是指在生产作业的工作现场，将各种新兴高科技自动化控制设备与各种常规生产设备之间的串行多节点数字化通信系统。通常情况下，这套系统包含了诸如电源、终端电阻、输入输出器、扫描器等一系列最为基础的应用设备。实际上，现场总线控制系统的特点不仅在于其开放性、智能化，而且操作建议可靠，抗干扰能力亦十分强劲。在烟草工厂当中的机械设备中采用现场总线控制系统，可以将各个生产操作过程进行较为智能化的控制，例如将补偿计算、工程量计算、传感测量等相关工序分配到对应的机械设备之中，不用依靠人力操作，仅凭现场设备本身就可以轻松的完成对应的控制工作。另外一方面，由于现场总线控制系统的分散系特点，促使其应用也变得更加简易可靠，再加上超强的抗干扰能力以及开放性特点，可以帮助用户根据生产厂商的需求来随意进行产品的调整、组合，从而通过现场总线控制系统来搭建可以满足各方面需求的互联网工作系统。

(2)常见的现场总线技术。实际上，较为常见的现场总线控制技术主要包含如下三个方面:其一，高级过程控制现场总线(英文全称为“FoundationFieldbus”，如下简称“FF”)，这套总线控制技术其实是通过对现场工作进程的自动化控制，进而实现双向串行的数字化通信化方式连接。其中，较为常见的通讯速率分别是高速H2与低速H1这两类，其中:H2主要可以分成2.5M与1M两类，可以达到的有效通讯距离分别是500m与750m；H1的传输速率为31.255kbps，可以达到的通讯有效距离是1900m；

其二，过程现场总线(英文全称为“Profibus”)，最早是在1987年德国提出的德国国家总线标准“DIN19245”，而后此套控制系统被欧洲广泛的使用，逐渐一步一步的演变为欧洲现场总线标准“EN50170”，主要是由Profibus用户组织来进行负责的，其中包含Profibus-PA、Profibus-FMS、Profibus-DP三个部分。FMS所指的意思是现场信息规范，可以广泛的应用于楼宇自动化、可编程控制器以及纺织等相关领域。由于DP类型的传输效率比较快，而且扫描时间也较短，因此可以广泛的应用在分散外设间的高速数据传输，尤其适用于制造业当中的自动化领域；

其三，最后这种现场总线控制技术被称之为设备网(英文全称为“DeviceNet”)，这套控制技术在工业生产设备的自动化领域应用比较广泛。由于设备网具有十分灵活的安装属性，可以大幅度的提升安装效率，减少一部分的安装投入。对比Profibus-DP，设备网这种技术可以兼容多种模式的通信方式，不仅通信功能强大，而且还具有十分灵活简易的操作性；当然了，除开以上三个方面的现场总线技术，其实还有类似Interbus-S总线技术、控制局域网络(因为全称为“ControlAreaNetwork”)等等。

二、西门子工业以太网络

(1)关于“Profinet网络”的介绍。随着烟草行业不断的发展，如今越来越多的技术对象的应用会给控制进程的通信数据容量带来压力。在烟草机械设备的许多操作中，类似制丝第一道工艺程序，仅此单一的进程就包含了加料贮叶段、白肋烟段、叶片段、切片、香料配制段、储丝段、梗丝膨化等数十道工序，这就会给现场的总线技术系统带来巨大的驱动压力。因此缘故，现如今的烟草机械普遍采用全新设计的硬件装置，以Profinet现场总线技术作为主要的现场总线控制手段。其中，Profinet其实是由国际组织“Profibus”退出的一种基于工业以太网技术定制的自动化总线标准。

它在原有的现场总线控制技术之上进行了有效的创新，为现场构建了一个更加强大的网络设备，促使现场总线控制的自动化通信又进入了一个崭新的纪元。这种总线控制技术具有非常多的优势，如覆盖范围大，几乎可以将工业以太网与现有的所有现场总线控制技术、拓扑结构以及TCP/IP技术支持等全部进行有效的统一。

(2)“Profinet网络”的具体应用

其一，进行同步实时(IRT)通讯、支持TCP/IP标准通讯以及实时通讯(RT)；

其二，依据相应的技术标准，可以将对应的现场设备连接到Profinet接口上；

其三，具有高效的同步实施功能，可以将运动系统进行更加有效的控制；其四，具有自动化分布式控制功能，可以更好的思想现场总线控制系统供电自动化操作，而且还具备多种拓扑结构，Profisafe行规进行基层并且有效保障系统安全。另外，Profinet网络还可以保护各项通信数据。

三、最新的西门子全集成平台TIA博途系统的应用

(1)TIA博途系统的应用优势。网络组态与硬件更加快捷方便，而且对应的程序块的变成分类亦十分清晰明了，可以很好的将各个程序分成扩张指令、工艺与通信、扩张指令四个层面。与此同时，这套系统的集成度亦十分高，其变量十分统一。

(2)“Profinet网络”在西门子博途系统当中的具体应用。通常情况下，烟草接卸中的现场硬件是利用Profinet工业以太网络来完成现场的通信控制的，而软件则会选用西门子博途系统。Profinet网络在西门子博途系统之中的成功应用，不仅将传统的现场总线技术进行了突破，而且还未未来的烟草机械的现场总线控制系统开拓了新的研究方向。

结语

综上所述，不难发现现场总线控制系统对于烟草机械的重要应用价值。随着时代不断的向前推进，未来肯定会有越来越多现金的信息技术涌入到烟草加工行业。正因如此，有关技术人员一定要懂得不断加强自身的业务技能，将西门子博途驱动系统与Profinet总线技术进行巧妙的结合，从而推动烟草行业的稳定发展。