现场总线技术在珠江啤酒的应用

    在啤酒新生产线上应用现场总线技术，是在管理水平、技术力量等方面实力雄厚的大型啤酒企业的应用首选。广州珠江啤酒集团公司是广州市一家大型企业，其产量已达150万吨，在国内啤酒行业中名列前茅。大胆应用创新技术、设备武装自己，使企业的综合指数在行业中领先，在经济市场中具备强大的竞争力，是珠江啤酒一向的运作方针。基于此原因，珠江啤酒在前期的酿酒工艺和后期的包装工艺中都采用了西门子的现场总线技术及施耐德现场总线技术来进行生产的优化。

    现场总线技术在啤酒酿造环节的应用

    现场总线技术在珠江啤酒集团已有多年的应用。1995年，珠江啤酒在三期发酵工艺中采用了西门子S5的H1现场总线系统；2003年，珠江啤酒在四期发酵和四期糖化工艺过程中均应用了西门子S7的Profibus现场总线系统，对车间级的现场控制进行集中管理。PROFIBUS现场总线上位机采用IFIX组态软件，与PLC之间采用工业以太网进行通信，并能够通过拨号与外国的工程师站取得联系，进行远程调整和修改。

    现场总线技术在啤酒包装环节的应用

    其实，在啤酒包装生产线上应用现场总线系统已有多次的成功试验，但多数企业只是局限于单机的应用。2003年下半年，珠江啤酒集团副总经理罗志军在新建3条包装线时首次提出要实现在整条生产线上建立工厂底层和车间级的网络系统。经过珠江啤酒集团多次的现场试验，现场总线技术首次在啤酒包装线上成功应用。

    继现场总线技术在珠江啤酒集团总厂整条包装线上成功应用之后，东莞珠江啤酒的两条36000瓶/时生产线，以及湛江珠江啤酒一条36000瓶/时生产线分别于2005年和2006年也应用了现场总线技术。至此，珠江啤酒集团有6条生产线已成功地应用了现场总线技术，而正在筹建中的中山珠江啤酒生产线，也将一如既往地应用现场总线技术。

    西门子Profibus的组成

    珠江啤酒酿造生产应用的是西门子Profibus现场总线系统，包装生产应用的是施耐德Modbus+现场总线系统。其中西门子PROFIBUS现场总线系统由以下相互兼容的三部分组成：

    1 Profibus-FMA：用于执行车间级的监控和通讯任务，是一个令牌环结构、实时多主网络；
    2 Profibus-DP：一种应用最为广泛、高速、优化的通信方案，主要用于实现现场级控制系统与分布式I/O及其它现场级设备之间的通信。
    3 Profibus-PA：专为过程自动化设计，适用于防爆区的应用。

    现场总线技术应用收益

    现场总线技术是具有国际性的领先和开放的现场总线标准，它给用户带来的好处是很多的，利益是巨大的。

    1．节省线路及硬件，简化安装环节

    当今的大型啤酒包装线，从管理、防护、参观等角度出发，都把电气控制柜集中在一个抽湿恒温的中央控制室内，以保证电器元件的使用寿命。但这样一来，动力、信号、控制线路又必然增长，故障点增多，安装和维护的工作量加大，影响设备的正常运行。现场总线技术的应用很好地解决了这个问题，它将数量庞大的信号、控制线由一根总线包办，由此节省了大量线材和安装人工。以东莞珠江啤酒的包装车间为例：从中央控制室到现场设备的控制台，经桥架走向平均为160米的长度。一条36,000瓶/时生产线拥有设备13台（套）以上，以每台（套）设备有80条信号、控制、备用线计算，将出现1,040条信号电线。折成标准的24芯控制电缆，即有44条、共7,040米的控制电缆需设置，此外还有众多的动力电缆，可想而知这是一笔费用庞大的耗资。应用现场总线技术，这7,040米的24芯控制电缆只需由一条160米长的双绞线屏蔽电缆取代，同时也使电缆桥架的尺寸大为减小，这充分体现出现场总线技术省线、省时、省人工的优越性。现场总线技术还可以减少硬件组成，如：I/O模块、终端块和隔离栅等，实现快捷、容易、低成本的安装。同时由于只需用一套工具对所有的设备进行组态，保养和维修变得容易，系统的启动也更加容易、快捷。

    2、生产应用极为便利

    众所周知，36,000瓶/时生产线的各设备信号连锁、数据交换繁多，现场经常会根据实际生产情况（如更换瓶型、技术改造、增加系统功能等）临时增减检测元件、控制按钮等。这样一来在生产线设计时，设计师需要为PLC预留20%的输入输出备用端口。由于实际情况难于预料，标准配置与现场实际又有差异，在生产应用中这20%的预留备用输入输出端口有可能闲置或数量不够。现场总线技术将很方便地在现场增减系统功能，而不受PLC备用输入输出端口的限制。

    3．具有极大的制造灵活性

    现场总线技术可准确无误、快速可靠地诊断数据，同时可靠地传输数据，带给系统极大的制造灵活性。

    4．传输距离远

    西门子ROFIBUS具有五种有效的传输技术，并且可以混合使用，构成灵活的网络结构。
    RS 485传输技术：采用最常用的网络介质—屏蔽双绞电缆，距离取决于波特率，用中继器可达10公里。
    IEC61158-2本质安全传输技术：电流方式，用中继器可达10公里。
    光纤传输技术：网络距离可达100公里，并且完全不受电磁波的干扰。
    红外及无线传输技术：条件所限，传输距离不长，却能解决旋转设备和移动设备的通讯问题。
    导轨传输技术：用于悬挂生产线上。

    现场总线技术在珠啤的应用展望

    现场总线技术在啤酒包装线上的成功应用，为珠江啤酒生产设备管理的信息化提供了新的方向和良好的基础。

    珠江啤酒还将在未来的现场总线控制系统中，建立上位机，形成生产线设备信息管理系统；将现场总线技术与ERP系统和MAXIMO设备管理系统方便地连接，实现企业测、控、管的一体化。由于所有的PLC都具有工业以太网接口，这样可以通过路由器与上位机进行无缝交流，并可以与工厂内的ERP系统（数据库）交换数据，实现透明工厂。厂内的高级管理层客户将可以通过ERP系统十分便利地调取、分析运行数据，了解生产的实际和即时情况，监测车间的运行情况，及时安排和处理生产运行中遇到的问题，而设计工程师也可以通过因特网进行远程监控和维护。

    备注：

    本文作者张毅先生现为珠江啤酒集团东莞珠江啤酒股份有限公司设备部工程师
    黄海先生为广州珠江啤酒股份公司设备部计量电气科主管
    陈如山先生为珠江啤酒集团东莞珠江啤酒股份有限公司副总经理
    tips：啤酒生产车间安装的现场设备，如传感器、变送器、驱动装置、执行机构及自动化仪器仪表等，需要数字化的工业控制网络在工厂底层进行无缝式的信息连接，现场总线技术由此而发展。在工厂自动化系统及信息集成系统中，由于来自不同场合的信息在数量、用途、使用频率方面不尽相同，因此工厂自动化信息及通讯网络通常按管理层、车间监控层和现场设备层进行分级。

    由于现场总线技术是工厂管理层计算机网络及信息集成技术向车间底层的延伸，因此现场总线可以定义为“安装在生产区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通讯的数据总线。”现场总线是以单个分散的数字化、智能化测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现信息交换，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。