分析流程工業控制系統中多總線技術

劉丹

摘 要：隨著工業進程的加快，城市化進程的迅速發展，多效、高速的生產，才能使企業利于不敗之地。本文以中藥企業生產為例，對中藥企業生產中的各個流程，包括管理層、車間曾和設備層的特征進行分析，采用一定的技術方法，設計了多總線控制系統。對企業產品的生產質量和數量等方面提供指導意義。

關鍵詞：流程工業； 多總線技術； profinet

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.023

我國作為最大的發展中國家，在很多方面已經趕超部分發達國家，走在世界的前列。但是，在中藥生產方面，我國與美國、德國等發達國家相比任存在很大的差距。不管是是生產設備還是生產規模都落后于發達國家。

中藥生產本來就是一個復雜的生產過程，由于這一原因，要實現中藥現代化，就必須把中藥生產與現代科學技術相結合，簡化生產步驟，縮減生產時間，向智能化生產努力靠攏。合理應用科學的方法和現代生產技術，是中藥制藥行業中的必然發展方向。而且中藥生產制造關乎民生，因此，提高中藥現代化，是中藥企業的首要任務。

1 中藥生產線控制過程的工藝特征

中藥生產包括投入原料、提取、配料、裝瓶滅菌、包裝、質檢等生產過程。其中在中藥的提取到配料過程就是我們常說的中藥浸膏的生產進程，其施工工序概括為：提取、濃縮、醇沉、回收酒精、配料。

（1）提?。和瓿商崛」ざ蔚纳a要求，實現提取任務用到的主要裝置是提取罐和領凝器。首先將中藥原材料和水按照一定的比例投入到提取罐中，打開提取罐的蒸汽閥門，將蒸汽送入罐中，再將提取罐加熱使之沸騰一定的時間后，關閉閥門。提取罐在加熱的時候，會有大量的蒸汽從出口冒出，這些蒸汽中含有揮發油，根據相關技術要求，提取過程，必須注意控制在冷凝器中涼水的流量。到此，第一次提取工作就算做完了。第一次提取完成后，再給提取罐中注入一定量的水，展開再次提取，如此過程加以循環，一共進行三次提取才算提取工序完全結束。

（2）濃縮：提取過程結束后，緊接著就是濃縮工作，濃縮工序需要的裝置主要包括一效、二效蒸發器和蒸發室，氣液分離器以及料液儲罐等。熟料是整個濃縮工序的第一個過程，一旦檢測器發出提取工序已完成的信號，一效和二效蒸發器就會接受到出料信號，整個過程都屬真空操作，把上述工序提取到的料依照預定的比例分配到兩個蒸發器，而且還會把剩余的輸送到料液儲罐里。輸料完成后，進行雙效濃縮，雙效濃縮達到的效果是使一效蒸發器和一效蒸發室、二效蒸發器和二效蒸發室之間形成回流循環。

如果一效蒸發室中的料液低于出口高度，同時，儲蓄罐里已經完全沒有料液的時候，就會觸發二效蒸發室將其余下料液輸到一效蒸發室里，同樣的道理若二效蒸發室中的料液低于出口高度，而且儲蓄罐也沒有任何料液的情況下，一室剩余料液則會進入二效蒸發室。這樣彼此相互循環，直到濃縮工序徹底完成。

（3）醇回收：醇沉罐工作、醇回收罐以及氣液分離器等。濃縮結束后，濃縮物質和酒精按照1：1的量加入醇回收罐，再經過高溫加熱，將氣液兩相物質用氣液分離器進行分離，氣體被冷卻塔回收，液體則被輸送到醇回收罐內。

2 總線控制的系統設計

2.1 現場工序總線選取

假如現場總線技術比較單一，整個系統的管理和監控就很難實現，所以，將幾類各具特色的現場總線綜合起來，就會使這些總線之間進行優缺互補，達到最終想要的結果。目前，現場總線融合這一設計理念，是實現全網總線管理的最佳方法。中藥生產線的規模大，系統復雜繁瑣，因此，在應用現場總線技術時，要同時考慮管理層總線和車間層總線，同時還應對設備層總線進行周密考慮。進行中藥生產時，要綜合考慮各類總線，依據實際情況，設計運用了這三類現場總線，分別是profinet、pro-fibus和 AS - i。其中，profinet 是最近幾年新型的工業技術，在中藥生產中被廣泛應用； profibus 是應用最為廣泛的現場總線技術，車間層對profibus的依賴最強，所以，將它應用在中藥生產線控制系統的車間層是最為合適的；中藥生產線控制系統的設備層應用最多的是AS –i，而且AS –i目前被大量的應用的現場總線。

2.2 主站選擇

主站一般使用SIEMENS的S7 -400PLC。提取、濃縮工段等每個工段的DP網絡的主站都配有工業以太網模塊。通過該接口，使用ITP把每個DP網絡接入SIEMENS的SCALANC系列交換機。工業以太網交換機用于構成光纖網絡，結成冗余管理器功能，支持工業以太網快速冗余結構，環網中的數據傳輸速率為100Mbit/s。系統中使用的交換機具有6個RJ45接口和2對光纖接口，在使用中可以有6個DP 網絡通過RJ45 接口接入一個交換機中。

2.3 從站選擇

從站由分布式 I/O、電子秤、水分儀、變頻器、電動調節閥等組成。分散的DI/DO和AI/AO信號通過帶DP口的遠程I/O模塊接入到 PROFIBUS DP 網絡中。 一些智能化的設備它們可以直接接入DP網絡。E + H 公司的流量計、水分儀的調節閥等本身帶有PA接口，它們組成的 PA 網段通過 DP/PA 耦合器接入 DP 網絡。對一些比較分散或使用了智能傳感器，則使用AS -i網絡把這些底層設備連接起來，然后通過AS - i/DP耦合器接入DP網絡。

3 結語

今后，中藥在進行大規模生產時，必須要實現中藥制藥的現代化。也就是說，中藥在生產過程中，要在各流程工業控制系統中運用多總線技術，比如：實時工業以太網、 profibus、 AS - i 等結合使用，就會實現中藥省時高效的大規模生產。多總線技術的應用也一定會對我國的中藥制藥產業產生長久的積極影響。

參考文獻：

[1]李玥.CAN總線技術在電機控制系統中的應用研究[J].沈陽工業大學，2015.

[2]屈丹，賀雯，秦泰，李磊.基于現場總線的工業管控一體化平臺的設計[J].工業控制計算機，2016（09）.

[3]周海雁.探究融入現場總線技術[J].山東工業技術，2016（21）.