基于Profibus现场总线的CIPS在制浆造纸工业中的应用方案

　　（3）过程控制层：现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互联的实时控制通信网络，又称之为工厂的底层网络 Infranet，遵循 ISO 的 OSI 开放互联参考模型的全部或部分协议。这一层可能包含有基金会现场总线FF 的 HI 网段，或 HART,Profibus, LonWorks 等网段，同种通信协议的网段可采用网桥、中继器连接，各不同通信协议的网段之间则采用网关相连，或直接在操作站的计算机内交换信息。

　　以现场总线为基础的过程控制层计算机网络是企业信息集成的物质基础和运行环境，是实现资源共享和作业分布处理的工具与工作环境。它的设计与实施直接影响整个CIPS系统的性能与功能。

　　4.2 基于Profibus现场总线的过程控制层

　　该部分以Profibus现场总线为网络平台（如图5），以SIMATIC PCS7自动化系统为控制平台，将企业所有过程高效率地、全范围地集成到完整的企业环境中来，主要包括过程监控、先进控制、过程优化等。此外，质量、储运、公用工程、环境监控等也是过程级控制管理的重要组成部分。具体实现为：

　　分散过程控制装置 主要由S7-400 PLC自动化系统和分布式I/O组成，它不但可以完成复杂的控制任务，而且还可以作为一个系统部件通过网络与操作员站OS和工程站ES相连接。分布式I/O模块插入ET200M分布式I/O站内，通过Profibus-DP连接到中央单元。

　　操作员站（OS） 操作员站通过通信处理器与工厂级的工业以太网相连， 采用了世界通用的数据/接口标准，包括OPC、OCX、ODBC以及WEB访问函数，即使是非常特殊的需求，PCS7中也能满足。操作员通过上位机的Wincc对各个车间生产线进行监视和操作控制， WinCC人机界面软件是各操作站操作控制和监控的基础，可以保证数据的可靠性，它能使PC成为高效能的监控系统，其集成数据管理系统可以优化控制回路,并在调试过程中解决问题。

　　工程师站（ES） 工程师站（也称为工程师系统）是由工程师根据上述制浆造纸工艺流程和各条生产线过程控制要求，为PCS7的操作员站、自动化系统以及分布式I/O提供全厂范围的编程。它包括一个带有Windows NT Workstation操作系统的SIMATIC RI45 Desktop工业PC，增加了OS控制系统软件、OS工程软件、S7/PMC、工程师工具集、“基本块”库和“技术块”库，用于Profibus或工业以太网的组态软件，以及带有驱动软件的匹配接口模块和与终端总线连接的接口。其通用的数据库和相互兼容的工具在很大程度上防止了多重导入和可能的错误;使用工艺分级配置，工厂可以按照功能的不同进行组态;用户只需处理所选择的与过程任务一致的对象;使用来自CAE工具的工艺数据，使预先配置好的数据可以自动重复使用。

　　通讯系统 SIMATIC PCS7的通讯系统包括系统总线和现场总线。系统总线是系统的主干，用来连接过程控制系统（自动化系统AS、工程师站ES、操作员站OS）的所有部件，使它们之间能彼此通信。系统总线以工业以太网、Profibus或MPI为基础;现场总线用于连接自动化系统和分布式I/O以及智能现场设备，使它们之间的数据以最小的安装工作进行传输。

　　工厂过程分析系统可以通过工业标准接口OPC获取数据。当WinCC服务器出现故障时,OPC通讯方式会自动切换,从而避免数据丢失。用ISDN专线连接自动化系统则能够进行远程诊断和远程组态,确保工厂的稳定生产。

5 结束语

　　作为典型的流程工业，制浆造纸工业在整个国民经济中具有重要的地位和作用，实现制浆造纸工业的综合自动化，在提高它的经济效益的同时降低它对环境的污染，对国家和社会具有重要意义。在制浆造纸工业CIPS中采用现场总线作为底层通信网络，所节省的设备、材料、施工、维护等费用达40%以上。现场总线采用数字传输技术,数字信号抗干扰能力强,精度高,无需采用抗干扰和提高精度的措施,而且,由于采用通信总线的连续方式,节省了电缆用量60%以上。

　　我国制浆造纸工业CIPS的研究起步较晚，而国外一些研究成果和企业成功的CIPS模式尚不适合我大多数制浆造纸企业的实际情况，加之流程工业与离散制造工业代表着两种不同的生产方式，这就决定了CIPS必定会有着一些与CIMS截然不同的特点，因此，针对我国制浆造纸工业企业数量多，规模小，产品品种少，技术含量低，污染严重的特点，研究一种适合我制浆造纸工业的CIPS，具有重要的意思。

参考文献

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