纺织生产控制系统中现场总线技术的研究及应用设计

绞线和光缆。主要应用领域有：DP型适合于加工自动化领域的应用，如制药、水泥、食品、电力、发电、输配电；FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等一般自动化制造业自动化；PA型则是用于过程自动化的总线类型。3.3CAN现场总线

CAN的网络设计采用了符合ISO/OSI网络标准模型的三层结构模型：即物理层、数据链路层和应用层，网络的物理层和链路层的功能由CAN接口器件完成，而应用层的功能由处理器来完成。通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性；采用短帧结构，传输时间短，抗干扰；节点分不同优先级，可满足不同的实时性要求。其传输介质可以用双绞线、同轴电缆或光纤等，通讯速率最高可达1Mbit/s(40m)，直接传输距离最远可达10km(5kbit/s)。主要应用领域有：汽车制造、机器人、液压系统、分散性I/O、工具机床、医疗器械。

3.4Lonworks现场总线

LonWorks采用了与OSI参考模型相似的7层协议结构，LonWorks技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron芯片。Neuron芯片实现完整的LonWorks的LonTalk通信协议，节点间可以对等通信。LonWorks通信速率为78Kbit/s～1.25Mbit/s，支持多种物理介质，有双绞线、光纤、同轴电缆、电力线载波及无线通信等；并支持多种拓扑结构，组网灵活。

主要应用领域有：工业控制、楼宇自动化、数据采集、SCADA系统等，在组建分布式监控网络方面有优越的性能。

3.5WorldFIP现场总线

WorldFIP现场总线体系结构分为过程级、控制级和监控级等3级，其协议由物理层、数据链路层和应用层组成。其通信速率有31.25Kbit/s、1Mbit/s、2.5Mbit/s、25Mbit/s。传输介质采用屏蔽双绞线和光纤。它能满足用户的各种需要，适合于集中型、分散型和主站／从站型等多种类型的应用结构。用单一的WorldFIP总线可满足过程控制、工厂制造加工和各种驱动系统的需要。主要应用领域有：电力工业、铁路、交通、工业控制、楼宇。

4 基于现场总线技术的纺织生产控制系统

纺织工业的信息化建设是未来几年纺织工厂的追求和建设重点，而数字化的纺织生产体系正是其不可或缺的基础。它将全面提升纺织工厂的管理水平，对工厂的技术、质量、经济和服务推动的进步都将产生直接的明显的推进作用。

数字化的纺织机械采用现代先进的控制技术：以CPU为核心的控制器，以电力电子技术为基础的新型驱动技术，以现场总线技术为代表的网络及高速数据通讯技术。实现数据的实时准确采集和高速传输，实现分布式、现场化和抗干扰性能的提高，实现生产过程的自动化、智能化，完成纺织机械与现代先进控制技术的结合，为纺织企业的信息化从设备层打下坚实的基础。

按照网络的连接结构，一般将企业网络系统分为4层：控制层、监控层、管理层、信息层，基于现场总线技术的纺织生产信息化系统如图1。

现场总线控制层是各种生产信息的来源。各种棉纺、织造、印染机械的控制器只要具有现场总线通讯接口，通过适当的编程，就可以将机械的运行数据实时传送到监控系统。现场总线监控层完成车间级设备检测和控制。应用组态软件编程和现场总线网络，整合车间内各个单台机械设备控制系统，以清晰友好的人机界面实现全车间设备的生产状态、产量、效率的监视，同时还可以对设备的工艺参数进行统一设置，故障报警、参数记录、显示历史趋势和实时曲线，生成和打印各种生产报表。管理层是工厂级的信息管理系统。控制系统均可以按照用户的需求，通过多种总线、工业网络建立数据库，对数据进行处理并分类送到各个管理部门，实现数据的查询、统计、分析和数据报表。现场总线信息层将控制过程、信息管理、通信网络融为一体，实现数据共享，有关人员登陆到Web服务器，就可根据各自的权限监控到生产现场的设备的运行情况。

5 应用案例

由于现场总线技术在可靠性、开放性、经济性、全数字化传送方面具有无比的优越性，适应了现代纺织工业的高质量、低成本、小批量、多品种、快速响应、高效低耗、清洁生产的需要，目前，现场总线技术已经开始在纺纱、化纤、机织、针织、染整及服装等纺织机械设备中得到大量的应用，以简化生产系统组成结构，形成柔性化生产体系；保障产品质量，降低生产成本；促进了纺织工业的计算机集成化生产。

在国外推出的采用现场总线技术的化纤、织造及染整等设备中，将不同厂家标准的模块化的现场设备分散在机器的各个部位，利用控制网络集成技术将其组配成专用系统，系统硬件设计变得简单明了，降低了布线成本。

例如，瑞士SulzeTextile推出的G6300剑杆织机，机器中的引纬、送经、卷取、织边均采用伺服电动机，主控制器为