A-B现场总线在“乳品加工”行业的应用

A-B现场总线在“乳品加工”行业的应用 (1)
2012-08-03 16:54:51来源:中国传动网
乳品加工是个多区域、多工艺协调运作的控制过程。因为最终产品和人体健康密切相关，所以对控制系统的精度、可靠性和实时性都提出了很高的要求。本文介绍了某乳品企业在对生产线进行改造时，成功地将A-B设备层、控制层、信息层网络应用到整个生产的自动化管理，大规模应用现场总线技术，并取得了巨大的经济效益。
2002年，东北地区某乳品厂进行生产线扩建改造。该厂原来曾采用了众多的PLC-5和SLC500系列产品，并通过DH+连接在一起。此次改造，该厂生产能力将扩大一半以上，改造过程涉及到原有控制系统的升级、替换和删除。
鲜奶是不易保存的，所以整个乳品厂工程中最关键的问题，是如何在不停产的基础上，将原有功能和原有现场I/O设备的控制完整切换到新系统上。其次，是该如何采用一个更为合理、更为先进、更为可靠的方案，以适应变频器、智能化仪表等设备在工程上的大量应用。
为此该工程选用了ControlLogix系统，通过其强大的网络功能，包括EtherNet、ControlNet和DH+等，成功地实现了不停产切换和扩建改造。竣工后的系统信息层采用快速以太网为纽带，实现了工控信息的发布和共享；控制层则以ControlNet为骨干，兼容DH+，有效地规划了系统负荷，使网络更快速更安全；设备层选用了RIO和DeviceNet，不仅大大节省了用户投资和现场工作量，还使得信息更全面，实现了更灵活、更智能化的控制。
A-B现场总线技术概述
乳品加工是一个复杂的多工艺协调控制系统，它包括产品制造系统：奶源、净乳、配方、浓缩、干燥、干混、包装；服务系统，如：蒸汽、热风、制冷、清洗；此外还有：净化水、污水处理等系统。因为最终产品和人体健康密切相关，所以对控制系统的精度、可靠性和实时性都提出了很高的要求。
与其它品牌自动化产品相比，A-B强大的网络通讯功能是一大显著优势。NetLinx开放式网络结构包含了信息层、控制层和设备层三层网络，NetLinx结构把网络服务、CIP（控制和信息协议）以及开放式软件接口结合在一起。根据特定的应用需求，用户可以混合搭配一层、两层或全部三层网络，并可以在网络间无缝地传送数据。在该网络结构体系下，罗克韦尔自动化的Logix平台为用户提供了不同格式下控制的兼容性。
以太网（Ethernet）
以太网技术在近十几年来发展得非常迅速。由于其应用的广泛性和技术的先进性，不仅垄断了商用计算机的通信领域和过程控制领域中上层的信息管理与通信，而且在工业控制领域也得到了大规模的应用，并且也是今后工业现场网络发展的趋势。EtherNet工业协议（EtherNet/IP）是一个开放式工业网络标准，采用IEEE802.3物理介质及数据链路标准，提供了实时I/O消息和对等信息通讯。典型情况下，EtherNet/IP网络采用有源星型拓扑结构，设备组按点对点方式连接到交换机。交换机提供虚拟连接，有助于控制网络碰撞并减少网络堵塞。罗克韦尔自动化产品中，PLC-5E系列和SLC5/05系列及ControlLogix产品都提供了以太网接口。
DH+（DataHighwayPlus）
DH+（DataHighwayPlus）是一种较早投入使用的工业局域网，可用于PLC、计算机、人机界面产品等之间进行数据传送。所有的增强型PLC-5及SLC5/04都有内置的DH+通讯口，加上DH+使用便宜的网络介质和最长达3000米的传输距离，它在各行业都得到了广泛的应用。但是，由于DH+网采用令牌传送协议，在节点过多时（超过20个）可导致传输实时性的降低，在此情况下，不适合于对安全及连锁控制实时性要求较高的控制场合。
ControlNet
ControlNet是90年代以后开发和应用的自动化及控制网络，该网络集数种网络的优点于一身，拥有I/O、PLC互锁、信息传输以及在同一网上编程等功能。它是一种用于对信息传送有时间苛刻要求的、高速确定性网络。同时它允许传送无时间苛求的报文数据，但不会对有时间苛求的数据传送造成冲击。ControlNet采用了生产者/客户（Producer/Consumer）模式，这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个的数据源存取相同的数据。其最主要的特点是：更强的系统功能；更高的效率，因为数据的发送与客户的数量无关；精确的同步化，因为数据同时到达每个节点。
DeviceNet是一个开放的网络，可以将底层的设备直接与车间级控制器相连，如：限位开关、光电传感器、变频器、电力监控模块及触摸屏等，而无需通过硬线将它们与I/O模块连接。这种连接极大的改进了设备间的通讯功能，并可提供诊断、预测故障等功能。 [1][2]