CAN现场总线技术在烟草制丝线上的应用

根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会（ISA）的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，较著名的有FF现场总线、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS现场总线等。

现场总线控制模式具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点，是工业自动化发展的趋势。而作为在自动化控制方面走在前沿的卷烟生产企业，在近年来的卷烟技术改造过程中充分利用现场总线技术改造传统的控制系统。其中，对香烟质量起着举足轻重作用的制丝生产线因其设备分散，且工艺变化多，对控制系统提出了灵活、有柔性、更新换代方便等要求，这些要求正好给现场总线技术提供了大显身手的舞台。

二、CAN现场总线概述

CAN（ControllerArea Network）总线是一种有较好效率支持分散实时控制系统的串行通讯协议，并具有较高的安全等级。CAN总线可以被用于多主机系统，尤其适合于网络智能型设备以及系统或子系统中的传感器和执行器件。在CAN网络里没有我们习惯印象中的设备地址号或站号，而是把信息区分成优先次序发送。CAN总线由于其高可靠性及独特的设计，为许多行业所采用，目前已形成国际标准，并被公认为几种最有前途的现场总线之一。

三、现场总线选型说明

南宁卷烟厂6000kg/h制丝线电控系统现场总线选择基于以下几方面的考虑：

（1）现场总线的性能

（2）与现场总线连接的控制器的性能

（3）现场总线、PLC控制器器件提供商所能提供的监控系统软件及其与数据库系统连接的性能

通过对比烟草企业常用的CAN总线及PROFIBUS总线，我们确定现场总线系统为DeviceNet（设备网）和ControlNet（控制网），器件厂商选择美国AB公司，系统网络结构图见图1。

基于CAN总线的DeviceNet是一种易于连接的总线，用于PLC与现场设备之间的通讯网络。它可连接开关、拖动装置、固态过载保护装置、条形码阅读器、I/O和人机界面等，传输速率为125-500kbps。DeviceNet通过一个开放的网络，将底层的设备直接和车间级控制器相连，而无需通过硬线将它们与I/O模块连接。世界范围的150多个销售商支持开放式DeviceNet。DeviceNet基于生产者/客户（Producer/Consumer）的网络模式，可使控制数据同时到达操作的每一个单元，具有可靠和高效的数据处理能力。

图1系统网络结构图

基于CAN总线的ControlNet是一种高速确定性网络，用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输。作为最底层和以太网之间的中间通讯网络，它为对等通信提供实时控制和报文传送服务。ControlNet同样基于生产者/客户（Producer/Consumer）的网络模式。ControlNet具有高吞吐量、资源共享、组态和编程简单、支持冗余介质、体系结构灵活和安装费用低等特点。

四、系统结构

按照“以信息为基础、管理为主导、控制为中心”的设计理念，南宁卷烟厂6000kg/h制丝线电控系统按功能划分为三个层次（见图2），即：信息管理层，过程控制层，现场设备层。其中：

（1）设备控制层：采用DeviceNet连接各BL20分布式I/O站、变频器、电子秤、核子秤、水分仪、操作面板等，通过具备现场总线接口的主控制器（SLC504或Logix5555）实现对各工艺段设备的组合和单机控制，以此满足生产要求。

（2）集中监控层：作为控制系统的入机交互接口，通过中央监控计算机PC和RSView32监控软件实现对生产线的组合操作、状态监控、工艺参数控制参数显示和设定、故障诊断定位和报警显示、记录等。

（3）信息管理层：负责处理全线运行过程中的综合信息，包括人工检测和录入工艺、设备、质量等数据，并提供完整的统计数据和各种分析图表等。

五、系统功能

1、设备控制层功能

（1）全线及分段顺序启/停，设备加工动作的自动控制；

（2）采集温度、压力、水分、流量等过程参数，进行闭环自动控制；

（3）紧急停机；

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