1 引言
隨著我國紡織工業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，現(xiàn)代紡織技術將以電子信息技術為主導，以智能化生產(chǎn)為主要特征[1]。目前，國產(chǎn)紡織機械設備控制系統(tǒng)的開發(fā)多側(cè)重于實現(xiàn)單臺設備的紡織工藝性能自動化，將機器所具有的先進功能封閉在單機系統(tǒng)內(nèi)，而忽略了系統(tǒng)的網(wǎng)絡化構(gòu)成，其結(jié)果勢必使機器的結(jié)構(gòu)(特別是其控制系統(tǒng))愈來愈復雜，使機器成為紡織企業(yè)自動化體系中的“孤島”。進入90年代以來，現(xiàn)場總線技術以及基于該技術的控制系統(tǒng)在國內(nèi)外引起人們高度重視，成為世界范圍內(nèi)的自動化技術發(fā)展的熱點，它綜合運用了微處理器技術、網(wǎng)絡技術、通信技術和自動控制技術，將微處理器置入現(xiàn)場自控設備，使設備具有數(shù)字計算和數(shù)字通信的能力，不但提高了信號測量、控制和傳輸?shù)木?，也為實現(xiàn)其遠程傳輸創(chuàng)造了條件。
在紡織工業(yè)由傳統(tǒng)工業(yè)向現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)變的過程中，基于現(xiàn)場總線的控制技術為紡織工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡化、智能化的發(fā)展提供了機遇。本文通過對現(xiàn)場總線基本原理的介紹，比較了當今比較常用的幾種現(xiàn)場總線的特點及應用場合，搭建了基于現(xiàn)場總線控制技術的數(shù)字化紡織生產(chǎn)系統(tǒng)的框架模型。
2 現(xiàn)場總線的基本原理
現(xiàn)場總線是當今3C(Computer、Communication、Control)技術發(fā)展的結(jié)合點，也是過程控制技術、自動化儀表技術和計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的交匯點，是信息技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展在控制領域的集中體現(xiàn)，是信息技術、網(wǎng)絡技術延伸到現(xiàn)場的必然結(jié)果。
根據(jù)國際電工委員會(IEC，InternationalElectrotechnicalCommission)標準和現(xiàn)場總線基金會(FF，F(xiàn)ieldbusFoundation)的定義，現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡[2]?，F(xiàn)場總線技術將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使其都具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，成為能獨立承擔某些檢測、控制和通信任務的網(wǎng)絡節(jié)點。通過普通雙絞線把多個測量控制儀表、計算機等作為節(jié)點連接成的網(wǎng)絡系統(tǒng)；使用公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于生產(chǎn)控制現(xiàn)場的多個微機化測控設備之間、以及現(xiàn)場儀表與用作監(jiān)控、管理的遠程計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng)。
現(xiàn)場總線主要是面向過程控制，除傳輸數(shù)字與模擬信號的直接信息外，還可傳輸控制信息，網(wǎng)絡交換的數(shù)據(jù)單元是幀(Frame)。與集散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS)相比，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FieldbusControlSystem，F(xiàn)CS)具有可靠性高以及更好的安全性、互換性和互操作性、開放性、分散性等優(yōu)點。
綜上所述，現(xiàn)場總線是將自動化最底層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設備互連的實時控制通信網(wǎng)絡，它遵循ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型的全部或部分通信協(xié)議。
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