摘 要：本文主要介紹工業(yè)控制網(wǎng)絡在棉紡廠的綜合應用及其在工廠設備運行管理中的優(yōu)勢，同時介紹臺達全系列網(wǎng)絡產(chǎn)品。
關鍵詞：紡紗 紡機信息集成 以太網(wǎng) GSM無線通訊

1 引言

我國是紡織工業(yè)大國，在世界紡織工業(yè)市場扮演了重要腳色。紡織工業(yè)是我國最早產(chǎn)生的民族工業(yè)，在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，同時紡織機械自動化也是我國工業(yè)自動化發(fā)展的重要領域。在20世紀早期以傳統(tǒng)的繼電器控制方式逐步過渡到以電子裝置和自動化儀表為主的控制系統(tǒng)，稱為電子工業(yè)時代，到了20世紀末，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和復雜程度的提高，實際應用對控制系統(tǒng)的要求越來越高，同時計算機信息技術有了突飛猛進的發(fā)展及應用，紡紗廠自動化系統(tǒng)也迎來了信息工業(yè)時代，在這一時期各種紡機通訊手段被廣泛使用，信息化成為重要特色，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，也使紡織機械自動化控制翻開了新的篇章，本文主要介紹工業(yè)控制網(wǎng)絡和產(chǎn)品在紡織廠的具體應用。

2 紡織設備信息集成需求與組網(wǎng)技術

目前在我國紡織機械工業(yè)中，單體設備控制的自動化程度已相對比較成熟，可編程控制器、變頻器、伺服電機、人機界面、自動化儀表等產(chǎn)品已被廣泛應用，能夠滿足獨立工藝設備的控制需求，如以細紗機為例，由于這些產(chǎn)品的應用，操作工人可以通過人機界面對設備工藝參數(shù)進行設置，可編程控制器根據(jù)預設的參數(shù)以及外部傳感器信號控制變頻器、伺服電機完成細紗工藝過程，包括了實現(xiàn)需要的錠速曲線以及自動集體落紗等等工藝要求。

但是單機自動化這對于紡織廠的生產(chǎn)及管理是遠遠不夠的。中國的紡織產(chǎn)業(yè)處于勞動密集型向設備與資本密集型的產(chǎn)業(yè)轉型階段。要提高生產(chǎn)效率，必須協(xié)調(diào)好各種設備及人員，而目前的狀況是雖然單機設備有較高的自動化程度，但工廠綜合自動化程度往往都很低，各個工序之間、設備之間包括操作員之間不能相互協(xié)調(diào)，成為信息孤島，造成資源的浪費和生產(chǎn)管理的缺失。還是以細紗機為例，一個紡織企業(yè)中，根據(jù)產(chǎn)量情況一般細紗機的臺數(shù)可達幾十臺甚至更多，為了應對市場需求的變化，要求調(diào)整設備紡紗支數(shù)，涉及到相關的工藝參數(shù)需要變動，過去通過人工的方式對設備逐臺進行調(diào)整，而現(xiàn)在完全可以通過網(wǎng)絡快速的更換其工藝需求，減少錯誤，提高效率和可靠性。隨著我國紡織工業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，紡織機械工業(yè)將以信息技術為主導，以智能化生產(chǎn)為主要特征進入網(wǎng)絡化控制，帶來人力成本的節(jié)約，生產(chǎn)管理效率和產(chǎn)品品質的提高，通過對設備運行狀況的監(jiān)控和統(tǒng)計也可大大提高設備的開機率，從而提高企業(yè)的競爭力。

2.1 現(xiàn)場總線

串行通訊：串行通訊是現(xiàn)場總線的物理子集。一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行接口一般包括RS232/422/485，其技術簡單成熟，性能可靠，價格低廉，所要求的軟硬件環(huán)境或條件都很低，廣泛應用于計算機及自動化控制相關領域。低成本是串行通訊方式的優(yōu)勢，但他也存在數(shù)據(jù)傳輸效率低，較易受外部干擾影響等問題，多用于通訊數(shù)據(jù)量不大，實時控制要求較低的場合。

現(xiàn)場總線：現(xiàn)場總線是一種應用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設備之間、現(xiàn)場設備和控制裝置之間實行雙向、多結點的數(shù)字通信技術?，F(xiàn)場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領域，如過程自動化、制造加工自動化、樓半自動化、家庭自動化等等。它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領域對降低成本、提高可靠性、增強可維護性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化要求。

目前市場中主流現(xiàn)場總線包括DeviceNet、F.F、CANopen、ControlNet、Profibus等等，現(xiàn)場總線具有快速響應及高可靠性，支持主/從式、多主式及對等式多種通訊架構，易于連接各分布式控制器。雖然現(xiàn)場總線還沒有一種統(tǒng)一的標準，但如CANopen、DeviceNet這樣的完全開放式總線標準受到大家的青睞，越來越多的應用于各種控制場合。

2.2工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是商用信息網(wǎng)絡領域衍生的工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議，慣指IEEE 802.3協(xié)議。如果進一步采用TCP/IP協(xié)議族，則采用“以太網(wǎng)+TCP/IP”來表示，其技術特點主要適合信息管理、信息處理系統(tǒng)。以太網(wǎng)支持的傳輸介質為粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線、光纖等，其最大優(yōu)點是簡單，經(jīng)濟實用，易為人們所掌握。與現(xiàn)場總線相比，以太網(wǎng)具有以下幾個方面的特點:

（1） 兼容性好，有廣泛的技術支。基于TCP/IP的以太網(wǎng)是一種標準的開放式網(wǎng)絡，適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設備的兼容和互操作的問題，不同廠商的設備很容易互聯(lián)，能實現(xiàn)辦公自動化網(wǎng)絡與工業(yè)控制網(wǎng)絡的信息無縫集成。

（2） 易于與Internet連接。以太網(wǎng)支持幾乎所有流行的網(wǎng)絡協(xié)議，能夠在任何地方通過Internet對企業(yè)進行監(jiān)控，能便捷地訪問遠程系統(tǒng)，共享/訪問多數(shù)據(jù)庫。

（3） 成本低廉。由于以太網(wǎng)的大量應用，因此其硬件成本相對低廉。

（4）可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?。以太網(wǎng)的廣泛應用，使它的發(fā)展一直受到廣泛的重視和吸引大量的技術投入。并且，在信息瞬息萬變的時代，企業(yè)的生存與發(fā)展將很大程度上依賴于一個快速而有效的通信管理網(wǎng)絡，信息技術與通信技術的發(fā)展將更加迅速，也更加成熟，保證了以太網(wǎng)技術的持續(xù)發(fā)展。

（5） 通信速率高。目前以太網(wǎng)的通信速率為10M或100M，其速率比目前的現(xiàn)場總線為高，可以滿足大數(shù)據(jù)量通訊要求。

3 基于臺達FCS系統(tǒng)的信息集成工程案例

為提高紡織廠生產(chǎn)管理效率，降低成本，提高產(chǎn)品品質，增強行業(yè)內(nèi)競爭能力，國內(nèi)一部分紡機設備廠家已率先采用網(wǎng)絡產(chǎn)品應用于設備中，整合生產(chǎn)過程各部分控制機能，實現(xiàn)了紡織廠設備運行的綜合管理。下面以河北一間紡織廠實際控制方案為例，說明網(wǎng)絡產(chǎn)品的自動化控制中的綜合應用。

3.1方案設計

本方案設計首先是考慮設備運行的穩(wěn)定性和可靠性，以此保證設備的正常無故障運行。其次是保證自控系統(tǒng)的先進性、可維護性以及可擴展性，這是保障系統(tǒng)在將來技術的領先和設備易于維護、擴展。

（1）紡機設備。方案是根據(jù)紡織廠生產(chǎn)的具體要求，按國家相關規(guī)定而設計的開放式集散控制系統(tǒng)，體現(xiàn)了現(xiàn)代控制系統(tǒng)的集中管理、分散控制、信息共享的思想。方案采用臺達DVP系列產(chǎn)品配置網(wǎng)絡自控系統(tǒng)。該紡織廠網(wǎng)絡自控工程包括從梳棉到絡筒的各種設備，具體如下：6臺梳棉機；2套并條機（分為頭并、二并）；3臺懸錠式粗紗機；20臺細紗機；2臺絡筒機。