王立春 夏 勇

（四川煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 綿陽分廠，四川 綿陽 621000）

PROTOS1-8 是由德國(guó)虹霓（HAUNI）公司設(shè)計(jì)制造的集機(jī)、電、氣、液、光于一體，高產(chǎn)品質(zhì)量、高生產(chǎn)率、高可靠性的濾嘴卷煙自動(dòng)生產(chǎn)線，具有21 世紀(jì)初期國(guó)際先進(jìn)水平。其設(shè)計(jì)能力為8500 支/min，機(jī)組大量采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，整體布局緊湊合理，維自控功能齊全，配有完善的在線檢測(cè)系統(tǒng)。

1 PROTOS1-8 卷接機(jī)組應(yīng)用總線簡(jiǎn)介

在PROTOS1-8 卷接機(jī)組中占主導(dǎo)地位的現(xiàn)場(chǎng)總線有三種，它們分別是CAN-BUS，INTER-BUS，TEA-BUS。

CAN-BUS 現(xiàn)場(chǎng)總線即控制器局域網(wǎng)。CAN 總線上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可隨時(shí)，主動(dòng)而不分主次地向網(wǎng)絡(luò)上的其他各節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)信息，并在節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信，特別適用于分布式測(cè)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。它同時(shí)具有極強(qiáng)的抗干擾能力及糾錯(cuò)能力。

INTER-BUS 現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)開發(fā)者為德國(guó)的Phoenix Contact 公司。INTER-BUS 總線包含了兩種總線網(wǎng)絡(luò)即遠(yuǎn)程和本地總線網(wǎng)絡(luò)，兩種網(wǎng)絡(luò)電平不同但可以傳送相同的信號(hào)。遠(yuǎn)程總線網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳送,采用RS-485 傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊方式是全雙工，其通訊速率為500k/s。當(dāng)本地總線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)上的總線終端BT 上的BK 模塊會(huì)把遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本地的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

TEA-BUS 現(xiàn)場(chǎng)總線又稱COS-BUS（Clock sampling ejection）,PROTOS1-8 卷接機(jī)組中使用的用于傳送時(shí)鐘脈沖、取樣和剔除參數(shù)及命令、系統(tǒng)參數(shù)等數(shù)據(jù)，它使所有的物理總線用戶于PROTOS 控制件連成網(wǎng)絡(luò)，并因此成為MLP（Making Line Processor 生產(chǎn)線微處理器）通信的主通信總線。

2 PROTOS 現(xiàn)場(chǎng)總線架構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)大量對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和快速的執(zhí)行機(jī)器功能，PROTOS1-8 機(jī)組采用大量總線技術(shù)，通過這些總線之間的高速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸使得處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的效能得以充分發(fā)揮。PROTOS1-8 隨機(jī)資料中并沒有給出整個(gè)機(jī)組的總線配置情況，通過對(duì)各控制系統(tǒng)部分總線結(jié)構(gòu)分析匯總，給出其組成和相互關(guān)系。見圖2-1。

圖2-1. PROTOS1-8 總線架構(gòu)圖

2.1 MLP（生產(chǎn)線微處理器）單元

MLP（生產(chǎn)線微處理器）是一個(gè)圖文顯示系統(tǒng)，它作為PROTOS 的功能單元（以及CAN 總線的總線用戶）的中央操作與顯示單元供操作者使用。MLP 通過CAN 總線協(xié)調(diào)全部的數(shù)據(jù)交換。它對(duì)于所有安裝的用戶來說是高一級(jí)的顯示和操作單,元它收集用戶的生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)并以此計(jì)算特性數(shù)據(jù)，例如PROTOS 生產(chǎn)線的的生產(chǎn)報(bào)告或機(jī)器效率。MLP 的操作系統(tǒng)是Windows 95，在MLP 的硬盤上，除了MLP 軟件外還裝有其它總線用戶的圖文顯示軟件。對(duì)一些總線用戶而言，操作軟件也儲(chǔ)存在MLP 的硬盤上并可以發(fā)送到總線用戶那里。MLP還可通過Ethernet與上一級(jí)主計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。見圖2-2

圖2-2. 總線軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2 CAN-BUS 現(xiàn)場(chǎng)總線單元

CAN-BUS為 PROTOS 中MLP系統(tǒng)和所有控制及檢測(cè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊連接。該總線由一條CAN 數(shù)據(jù)傳輸線和四個(gè)機(jī)器脈沖信號(hào)（DCP，DCP80，ICP，UD）組成，它作為PROTOS1-8機(jī)組中的二級(jí)總線又區(qū)分為MAX CAN-BUS和SE CAN-BUS，這是由于機(jī)組中的MAX（接咀機(jī)）部分和SE（卷煙機(jī)）部分同時(shí)也傳輸相互不同的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。每部分總線可包括八個(gè)邏輯總線用戶，基本機(jī)型一般連接有SRM（重量控制系統(tǒng)），CIS（煙支檢測(cè)系統(tǒng)），ORIS（煙支外觀表面檢測(cè)）, SPS（可編程存儲(chǔ)器控制），MLP（生產(chǎn)線微處理器）等邏輯總線用戶，它們分別通過各自的CAN-BUS總線接口板與之連接。

CAN-BUS可傳遞大量的數(shù)據(jù)，當(dāng)CAN總線上的其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),將以報(bào)文的形式傳播給網(wǎng)絡(luò)中其他所有的節(jié)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)而言,無論數(shù)據(jù)的對(duì)象是否是自己,都對(duì)其進(jìn)行接收。每組報(bào)文開頭的11位字符定義了報(bào)文的優(yōu)先級(jí),這種報(bào)文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。任何一個(gè)處于接收準(zhǔn)備狀態(tài)的站對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行檢查測(cè)試,判斷傳來報(bào)文是否是發(fā)給自己的,以確定可否接收。例如地址1為SPS，地址2為CIS，地址3為CIS，當(dāng)MLP發(fā)指令給3時(shí)，其余部分均收到指令，但僅有地址標(biāo)識(shí)為3的CIS執(zhí)行指令。

在MLP 顯示界面上標(biāo)識(shí)出所有可能的總線用戶，項(xiàng)目后的方框中淺灰色為在選項(xiàng)目，打開參數(shù)修改鑰匙開關(guān)后可分別對(duì)總線用戶進(jìn)行注冊(cè)與撤消，并通過下方復(fù)位CAN-BUS 按鈕進(jìn)行CAN-BUS 總線復(fù)位。見圖2-3

圖2-3. CAN-BUS 總線配制菜單

2.3 INTER-BUS 現(xiàn)場(chǎng)總線單元

由于在I/O網(wǎng)絡(luò)中有十分快的通訊速度，INTER-BUS在PROTOS1-8機(jī)組中作為用于可編程邏緝控制的外圍設(shè)備的輸入/輸出總線使用，它用于連接S7，同步傳動(dòng)，計(jì)量傳動(dòng)，變頻器，接近開關(guān)，繼電器，熱敏電機(jī)，閥島組件等控制和執(zhí)行元件。

我們知道INTER-BUS總線包括遠(yuǎn)程總線網(wǎng)絡(luò)和本地總線網(wǎng)絡(luò)，在PROTOS1-8機(jī)組中的網(wǎng)絡(luò)配置如圖2-4。圖中左邊縱向的一列連接的模塊為遠(yuǎn)程總線（Remote），各橫向行中的連接模塊即為本地總線（Local），該圖詳細(xì)的標(biāo)識(shí)出各功能模塊之間的聯(lián)系關(guān)系，當(dāng)總線的某部分出現(xiàn)故障時(shí)就可以通過該圖很容易的找到故障模塊。

從I/O層到控制層，僅需一根電纜即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以取代成百上千條從控制系統(tǒng)接入及接出的電纜。

3 PROTOS1-8 機(jī)組應(yīng)用總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)分析

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展越來越多的技術(shù)都依賴于PLC，使之能力越來越強(qiáng)，更多的應(yīng)用信號(hào)需要進(jìn)行傳輸，需要越來越多點(diǎn)到點(diǎn)的電纜。工作傳輸系統(tǒng)的安全型和可靠性也大大降低。因此新型工業(yè)通信技術(shù)有極大的需求，所以若采用該總線技術(shù)可使電纜和相關(guān)的成本大大降低，并能將一部分的控制功能應(yīng)用到實(shí)際輸入/輸出設(shè)備上，從而使系統(tǒng)的安全性和可靠性提高。

要實(shí)現(xiàn)新的工業(yè)通信技術(shù)的關(guān)鍵是要采用新的傳輸方法。點(diǎn)到點(diǎn)這種常規(guī)的傳輸方法已明顯不能滿足大量工作數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)，特別是模擬量信號(hào)的傳輸又需要使用大量的特殊傳導(dǎo)材料，以提高傳輸過程的抗干擾能力。并聯(lián)傳輸時(shí)，隨著傳輸?shù)男盘?hào)增多、使需要連接的導(dǎo)線需求也越多。最主要的采用并聯(lián)傳輸方法的控制系統(tǒng)都是封閉式的控制系統(tǒng)的范圍，很難實(shí)現(xiàn)異種系統(tǒng)的信號(hào)交換。如果采用該種串聯(lián)傳輸方法可大大解決上述的問題。

圖2-4. PROTOS1-8機(jī)組INTER-BUS總線配置

由于現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)要大大的好過并聯(lián)傳輸， PROTOS1-8 機(jī)組在應(yīng)用大量總線技術(shù)后，雖然控制系統(tǒng)和執(zhí)行元件增加，卻使各種導(dǎo)線減少，使連接件減少，電氣控制柜的尺寸減小，同時(shí)也減少了先進(jìn)診斷功能的停機(jī)時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。同時(shí)因在可靠性方面的要求上，現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)于模擬量信號(hào)的傳輸要高于并聯(lián)傳輸，從而大大提高了機(jī)組的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。開放性現(xiàn)場(chǎng)總線使與不同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的接線方法實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，讓系統(tǒng)更加靈活，方便。

PROTOS1-8 機(jī)組中還應(yīng)用了其它的一些現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，如在重量控制系統(tǒng)中應(yīng)用的PSK-BUS，為下游機(jī)的PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的PROFIBUS 等等，它們分別在相應(yīng)的控制單元里執(zhí)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。

通過本文介紹我們可以得知該機(jī)組作為新一代卷接設(shè)備其自動(dòng)控制方面應(yīng)用了大量的總線技術(shù)，使設(shè)備的自動(dòng)化和自診斷能力大幅度提高，同時(shí)為我們?cè)O(shè)備維修提出了更高的要求和許多新的思路。

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