龙岩烟草工业有限责任公司福建省龙岩市364000
摘要：随着计算机和网络技术的快速发展，对于信息交换的速度与质量的要求越来越高，信息技术的发展迅速覆盖了企业现场设备控制和管理的各个层次，现场总线技术正是在这样形势下发展起来的一种新技术。经历了多年的发展，该技术已经被广泛的应用于现代生产、制造业的各个领域包括石油化工、烟草机械等，它具有的巨大技术优势已经使其逐步取代了传统的PLC点对点的控制方式，使控制更加人性化、调控更加精确化。本文就卷烟机电气控制系统中现场总线技术的应用展开了讨论。
关键词：卷烟机；电气控制；现场总线；应用
1现场总线技术
现场总线是二十世纪八十年代末、九十年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
2现场总线技术的种类
2.1基金会现场总线（FF）
基金会现场总线主要用于过程自动化，通过数字、串行、双向的通讯方法来连接现场装置它分低速和高速两种通讯速率，低速传输速率为31.25kbps，通讯距离可达1900m；高速传输速率可分别为1Mbps和2.5Mbps，通讯距离分别为750m和500m。
2.2过程现场总线（Profibus）
过程现场总线是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准的结合。它由三部分组成，分别是Profibus—FMS、ProfJbus—DP和Profibus—PA。FMS表示现场信息规范，目的是解决车间一级通用性通信任务：DP型用于传感器和执行器级的高速数据传输，适用于加工自动化领域：PA型则是用于安全性要求较高的场合。
2.3设备网总线（DN）
设备网是一种低价位的总线，可连接自动化生产系统中广泛应用的工业设备，它能够降低设备的安装费用和时间。
2.4SINECL2总线
西门子公司早期推出的SINEC网络系列产品包括SINECS1、SINECL2、SINECH1、SINECH3等四种。其中SINECL2是一种适于中、小规模的工业局域网，它是以德国标准化协会DIN1925定义的德国现场总线标准PROFIBUS为基础而设计的，符合国际标准化组织的OSI（开放系统参考模型）。
2.5局域网络总线（CAN）
CAN是控制器局部网络ControllorAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。它也是较早进入我国的现场总线之一，但并未列入最新颁布的IEC61158现场总线标准中。CAN总线信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1Mb/s（总线长度40m），直接传输距离最远可达10km（通讯速率5kb/s），最多可挂接110个设备。CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均可在任意时刻主动向其它节点发送信息，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收／发送数据。它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的MC68HC05Ｘ4，Philips公司的82C250等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。
3在卷接机组电控系统中SINECL2和CAN总线的应用
PASSIM8000是九十年代初期英国MOLINS公司推出的新一代高速烟支卷接机组，作为PASSIM7000的升级产品，其电控系统有了显著的改进。其中最为突出的就是采用了SINECL2总线和CAN总线，在此基础上采用4台西门子S5系列PLC完成了机组的生产自动控制，并增加了人机界面监控机组运行状态，基本上构成了一个比较完整的现场总线控制系统。系统中作为上位监控站的PC/AT计算机系统选用的是基于VME总线的32位486处理器，操作系统为Windows3.1。所有的功能模板均以64路DIN连接器的形式插在一个6U（160X233）mm的标准Eurocard机箱内。系统中装有CAN总线通讯接口板，串行通讯接口板，PROFIBUS总线通讯接口板可与机组各功能模块和PLC进行数据传输，完成机组控制参数的设定和运行状态的数据采集。
卷烟机、接装机和料斗的生产功能分别由各自的S5-95UPLC控制。S5-95U的CPU模板上已带有与SINECL2网络的接口，不再需要独立的通信处理器模板，可直接联接PROFIBUS总线。主PLC选用的是S5-115U，由它完成整个卷接机组的系统控制和管理工作：机组连锁控制，与上位机PC/AT通信，PLC间通讯和管理，数据和状态管理。S5-115U的CPU模板上未集成SINECL2通讯接口，因此在主PLC机架上选用了CP5430通讯模块（该模块目前已升级为CP5431）作为PROFIBUS总线的接口模块。PLC之间、主PLC与上位机之间采用RS485接线端子，通过屏蔽双绞线联接，通讯协议采用的是SINECL2-TF协议，通讯速率为187.5Kb/s。上位机选用SINECTF/DDEManager作为Windows与SINECL2网的软件接口。
PASSIM8000在功能模块电路设计上较有特色的一点是重量控制，稀释度检测，烟支剔除和高速系统的硬件组成完全一致，只是处理软件不同。它们的控制核心是C167CR嵌入式处理器—西门子公司C166系列16位微控制器系列的高端产品。其处理速度可达10MIPS，片内资源十分丰富，集成有CAN控制模块（符合ControllerAreaNetwork，2.0B版本），通过Philips公司的CAN总线控制器接口82C250接入CAN网络。在上位机中装有CAN总线通讯处理板。因此，烟支重量控制，烟支质量检测等功能模块可以通过CAN总线交换数据或与上位机通讯。
4结束语
通过现场总线技术在卷烟机电气控制系统中的应用可以看出，现场总线系统由于其具有开放性、可替代性、智能化、分散性和适应性等特点，正成为未来新型工业控制系统的发展方向。并且它将促进企业网络的快速发展，为企业带来新的效益。因而现场总线技术会得到广泛的应用，并推动自动化相关行业的发展。
参考文献：
[1]总线技术及CAN总线技术简介[J].张尊扬，李学生，哈文森.电子世界.2013（12）
[2]CAN总线技术特点及应用趋势[J].杨靖婧.农业机械.2011（03）
[3]CAN总线技术应用研究[J].徐丽平.电脑知识与技术.2012（08）