在啤酒新生產(chǎn)線上應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，是在管理水平、技術(shù)力量等方面實(shí)力雄厚的大型啤酒企業(yè)的應(yīng)用首選。廣州珠江啤酒集團(tuán)公司是廣州市一家大型企業(yè)，其產(chǎn)量已達(dá)150萬(wàn)噸，在國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)中名列前茅。大膽應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)、設(shè)備武裝自己，使企業(yè)的綜合指數(shù)在行業(yè)中領(lǐng)先，在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中具備強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，是珠江啤酒一向的運(yùn)作方針。基于此原因，珠江啤酒在前期的釀酒工藝和后期的包裝工藝中都采用了西門(mén)子的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及施耐德現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)的優(yōu)化。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在啤酒釀造環(huán)節(jié)的應(yīng)用
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在珠江啤酒集團(tuán)已有多年的應(yīng)用。1995年，珠江啤酒在三期發(fā)酵工藝中采用了西門(mén)子S5的H1現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)；2003年，珠江啤酒在四期發(fā)酵和四期糖化工藝過(guò)程中均應(yīng)用了西門(mén)子S7的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，對(duì)車(chē)間級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)行集中管理。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線上位機(jī)采用IFIX
組態(tài)軟件，與PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，并能夠通過(guò)撥號(hào)與外國(guó)的工程師站取得聯(lián)系，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)整和修改。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在啤酒包裝環(huán)節(jié)的應(yīng)用
其實(shí)，在啤酒包裝生產(chǎn)線上應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)已有多次的成功試驗(yàn)，但多數(shù)企業(yè)只是局限于單機(jī)的應(yīng)用。2003年下半年，珠江啤酒集團(tuán)副總經(jīng)理羅志軍在新建3條包裝線時(shí)首次提出要實(shí)現(xiàn)在整條生產(chǎn)線上建立工廠底層和車(chē)間級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)珠江啤酒集團(tuán)多次的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)首次在啤酒包裝線上成功應(yīng)用。
繼現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在珠江啤酒集團(tuán)總廠整條包裝線上成功應(yīng)用之后，東莞珠江啤酒的兩條36000瓶/時(shí)生產(chǎn)線，以及湛江珠江啤酒一條36000瓶/時(shí)生產(chǎn)線分別于2005年和2006年也應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。至此，珠江啤酒集團(tuán)有6條生產(chǎn)線已成功地應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，而正在籌建中的中山珠江啤酒生產(chǎn)線，也將一如既往地應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
西門(mén)子Profibus的組成
珠江啤酒釀造生產(chǎn)應(yīng)用的是西門(mén)子Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，包裝生產(chǎn)應(yīng)用的是施耐德Modbus+現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。其中西門(mén)子PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由以下相互兼容的三部分組成：
1 Profibus-FMA：用于執(zhí)行車(chē)間級(jí)的監(jiān)控和通訊任務(wù)，是一個(gè)令牌環(huán)結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)；
2 Profibus-DP：一種應(yīng)用最為廣泛、高速、優(yōu)化的通信方案，主要用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制系統(tǒng)與分布式I/O及其它現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備之間的通信。
3 Profibus-PA：專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，適用于防爆區(qū)的應(yīng)用。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用收益
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是具有國(guó)際性的領(lǐng)先和開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它給用戶帶來(lái)的好處是很多的，利益是巨大的。
1．節(jié)省線路及硬件，簡(jiǎn)化安裝環(huán)節(jié)
當(dāng)今的大型啤酒包裝線，從管理、防護(hù)、參觀等角度出發(fā)，都把電氣控制柜集中在一個(gè)抽濕恒溫的中央控制室內(nèi)，以保證電器元件的使用壽命。但這樣一來(lái)，動(dòng)力、信號(hào)、控制線路又必然增長(zhǎng)，故障點(diǎn)增多，安裝和維護(hù)的工作量加大，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，它將數(shù)量龐大的信號(hào)、控制線由一根總線包辦，由此節(jié)省了大量線材和安裝人工。以東莞珠江啤酒的包裝車(chē)間為例：從中央控制室到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制臺(tái)，經(jīng)橋架走向平均為160米的長(zhǎng)度。一條36,000瓶/時(shí)生產(chǎn)線擁有設(shè)備13臺(tái)（套）以上，以每臺(tái)（套）設(shè)備有80條信號(hào)、控制、備用線計(jì)算，將出現(xiàn)1,040條信號(hào)電線。折成標(biāo)準(zhǔn)的24芯
控制電纜，即有44條、共7,040米的控制電纜需設(shè)置，此外還有眾多的動(dòng)力電纜，可想而知這是一筆費(fèi)用龐大的耗資。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，這7,040米的24芯控制電纜只需由一條160米長(zhǎng)的雙絞線屏蔽電纜取代，同時(shí)也使電纜橋架的尺寸大為減小，這充分體現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)省線、省時(shí)、省人工的優(yōu)越性。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還可以減少硬件組成，如：I/O模塊、終端塊和隔離柵等，實(shí)現(xiàn)快捷、容易、低成本的安裝。同時(shí)由于只需用一套工具對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行組態(tài)，保養(yǎng)和維修變得容易，系統(tǒng)的啟動(dòng)也更加容易、快捷。
2、生產(chǎn)應(yīng)用極為便利
眾所周知，36,000瓶/時(shí)生產(chǎn)線的各設(shè)備信號(hào)連鎖、數(shù)據(jù)交換繁多，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況（如更換瓶型、技術(shù)改造、增加系統(tǒng)功能等）臨時(shí)增減檢測(cè)元件、控制按鈕等。這樣一來(lái)在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師需要為PLC預(yù)留20%的輸入輸出備用端口。由于實(shí)際情況難于預(yù)料，標(biāo)準(zhǔn)配置與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際又有差異，在生產(chǎn)應(yīng)用中這20%的預(yù)留備用輸入輸出端口有可能閑置或數(shù)量不夠。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將很方便地在現(xiàn)場(chǎng)增減系統(tǒng)功能，而不受PLC備用輸入輸出端口的限制。
3．具有極大的制造靈活性
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可準(zhǔn)確無(wú)誤、快速可靠地診斷數(shù)據(jù)，同時(shí)可靠地傳輸數(shù)據(jù)，帶給系統(tǒng)極大的制造靈活性。
4．傳輸距離遠(yuǎn)
西門(mén)子ROFIBUS具有五種有效的傳輸技術(shù)，并且可以混合使用，構(gòu)成靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
RS 485傳輸技術(shù)：采用最常用的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)—屏蔽雙絞電纜，距離取決于波特率，用中繼器可達(dá)10公里。
IEC61158-2本質(zhì)安全傳輸技術(shù)：電流方式，用中繼器可達(dá)10公里。
光纖傳輸技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)距離可達(dá)100公里，并且完全不受電磁波的干擾。
紅外及無(wú)線傳輸技術(shù)：條件所限，傳輸距離不長(zhǎng)，卻能解決旋轉(zhuǎn)設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備的通訊問(wèn)題。
導(dǎo)軌傳輸技術(shù)：用于懸掛生產(chǎn)線上。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在珠啤的應(yīng)用展望
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在啤酒包裝線上的成功應(yīng)用，為珠江啤酒生產(chǎn)設(shè)備管理的信息化提供了新的方向和良好的基礎(chǔ)。
珠江啤酒還將在未來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)
總線控制系統(tǒng)中，建立上位機(jī)，形成生產(chǎn)線設(shè)備信息管理系統(tǒng)；將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與ERP系統(tǒng)和MAXIMO設(shè)備管理系統(tǒng)方便地連接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)測(cè)、控、管的一體化。由于所有的PLC都具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，這樣可以通過(guò)路由器與上位機(jī)進(jìn)行無(wú)縫交流，并可以與工廠內(nèi)的ERP系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫(kù)）交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)透明工廠。廠內(nèi)的高級(jí)管理層客戶將可以通過(guò)ERP系統(tǒng)十分便利地調(diào)取、分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)的實(shí)際和即時(shí)情況，監(jiān)測(cè)車(chē)間的運(yùn)行情況，及時(shí)安排和處理生產(chǎn)運(yùn)行中遇到的問(wèn)題，而設(shè)計(jì)工程師也可以通過(guò)因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。
備注：
本文作者張毅先生現(xiàn)為珠江啤酒集團(tuán)東莞珠江啤酒股份有限公司設(shè)備部工程師
黃海先生為廣州珠江啤酒股份公司設(shè)備部計(jì)量電氣科主管
陳如山先生為珠江啤酒集團(tuán)東莞珠江啤酒股份有限公司副總經(jīng)理
tips：啤酒生產(chǎn)車(chē)間安裝的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如傳感器、變送器、驅(qū)動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及自動(dòng)化儀器儀表等，需要數(shù)字化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)在工廠底層進(jìn)行無(wú)縫式的信息連接，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)由此而發(fā)展。在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)及信息集成系統(tǒng)中，由于來(lái)自不同場(chǎng)合的信息在數(shù)量、用途、使用頻率方面不盡相同，因此工廠自動(dòng)化信息及通訊網(wǎng)絡(luò)通常按管理層、車(chē)間監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層進(jìn)行分級(jí)。
由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是工廠管理層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息集成技術(shù)向車(chē)間底層的延伸，因此現(xiàn)場(chǎng)總線可以定義為“安裝在生產(chǎn)區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)總線。”現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的數(shù)字化、智能化測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)信息交換，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。(e
