近两年来，国内外染整新工艺、新技术、新设备不断涌现，显示出全球印染机械行业蓬勃发展的势头。但是重视设备的升级，只是印染行业迈向自动化、数字化的第一步。要想发挥印染设备的最大效益，还应重视印染控制系统的应用。

　　印染设备都有一套自成体系的软件控制系统，用于控制设备的运行及状态反馈。通过设备软件控制系统对外提供的开发接口的连接，印染设备管理系统与设备的集成信息交互，最终实现设备运行状态监控、生产工艺的下达、工艺曲线的获取及生产报表功能。同时，员工素质也成为制约印染行业迈向数字化的重要因素。印染企业管理者的管理水平、员工的理解水平和劳动力的使用水平都在深深影响着数控技术在印染行业的应用。

　　现场总线控制系统（FCS）既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。作为智能设备的联系纽带，FCS把挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项以智能传感器、计算机控制、数字通信、网络集合的综合技术，将位于染整企业局域网的底层现场设备级、以太局域网将过程管理级和生产管理级三者联系起来。

　　对控制系统的影响

　　现场总线给当今的微机控制带来7个方面的变革，包括：用一对通信连接多台数字仪表，代替一对信号线连接一台仪表；用多变量、双向和数字通信方式代替单变量、单向和模拟传输方式；用多功能的现场数字仪表代替单功能的现场模拟仪表；用分数式的虚拟控制站代替集中式的控制站；用FCS替代传统的分散控制系统（DCS）；变革了传统的信号标准、通信标准和系统标准；变革了传统自动化系统体系结构、设计方法和安装调试方法。

　　现场总线对DCS的影响主要体现在：FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互联；FCS的系统结构是全分散式，其废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，由现场设备或现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制；FCS的现场设备具有互操作性，不同厂商的现场设备即可互联，也可互换，并可以同一组态，彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专业性；FCS的通信网络为开放式互联网络，既可同层网络互联，也可以每层网络互联，用户可既方便地共享网络数据库；FCS的技术和标准实现了全开放、无专利许可要求，可供任何人使用。

　　体系结构与控制层

　　图1为FCS的体系结构图，服务器上接局域网LAN，下接H1和H2网段，网桥上接H2，下接H1。图2为新一代FCS控制层示意，图中的现场设备或现场仪表是指传感、变送器、执行器、服务器、网桥、辅助设备以及监控设备等。

　　这些设备通过一对传输线互联（见图2），可使用双胶线、同轴电缆、光纤等进行传输。

　　综合自动化系统

　　染整企业实施节能减排、一次准染整加工、资源循环应用的清洁生产生产模式，企业把提高综合自动化水平作为挖潜增效、提高竞争能力的重要途径。集常规控制、先进控制、过程优化、生产调度、企业管理、经营决策等功能于一体的综合自动化系统（CIPS），成为当前染整生产过程自动化发展的趋势。FCS是综合自动化系统的基础，只用基于FCS的CIPS才能集成整个工厂的控制流程（见图3），由于具备了开放式数据库的采集、处理和软测量技术、多变量动态过程模型的辨识技术以及合理的控制目标、控制结构和实施方案，可使得整体硬件费用大幅度下降，提高质量，节省时间，维护迅捷，通过Internet还可进行全球电子商务。

　　CAN总线的应用

　　CAN即控制器局域网，是国际上最广泛应用的现场总线之一。我国染整设备（如：退煮漂联合机、丝光机、蒸化机、圆网印花机等产品）皆应用着CAN总线。彩虹系列磁棒圆网印花机是晋江佶龙机械公司开发的新型印花机，图4是它的控制系统框图。

　　图4中系统运用计算机分布式控制技术，圆网伺服电动机独立传动。该系统采用了基于CAN现场总线和RS-485通信的双层网络架构。主机（导带）逻辑控制采用三菱FXZN系列PLC控制；每个花位由一台带有CAN现场总线和RS-485通信接口的嵌入式PLC控制。所有信息通过CAN现场总线和RS-485通信，在控制网关上集成并通过人机界面触摸屏显示。主站是一个具有RS-485、RS-232和CAN总线接口的控制器，通过RS-485接口与FXZN PLC进行数据交换，通过CAN总线与圆网传动控制器相连，将机台的所有运行数据及状态，通过RS-232接口在人机界面上，实现工艺集中显示、控制和管理。

　　逻辑和单元同步控制采用三菱PLC，实现烘房传动电动机驱动的网带与印花异带传动，落布传动电动机的同步控制。

　　圆网印花机具有控制点多和控制精度高等特点。现场总线CAN可以很好地解决多个控制点与主控制器之间数据的通信问题。CAN总线以其高速、高可靠性和高灵活性在工业自动化控制中得到越来越多的应用。
 
　　染色机的加热阀、冷凝水阀、冷却阀、冷却水阀、加压阀、泄压阀工作时会动作比较频繁，特别是泄压阀，因而PLC的输出接口电路采用了晶体管输出。而两块扩展模块EM222的输出接口电路使用了继电器输出。该系统外接了一个TD200文本显示器显示染色过程中的一些操作信息，该显示器适用于所有西门子S7-200系列的PLC。TD200连接很简单，研究者只需用它提供的连接电缆接到S7-200系列PLC的PPI口上即可，不需要单独的电源。该系统采用MPI网络与上位机通讯，最多可以连接32个节点，普通PC通过CP5611通信卡联入MPI网络，各个PLC通过EM277联入MPI网络。

　　控制软件系统

　　控制软件采用模块化结构设计，将染色的过程分解为不同的步来实现，这样会更具有逻辑性，便于软件的使用与维护。S7-200编程采用西门子公司的STEP7-MICROWIN32软件包，该软件运行于WINDOWS环境下，界面友好，编程方便。PLC的控制程序主要有主程序、入水、入布、加染料、升温、降温、保温、取样、水洗、排水、出布、通讯等子程序构成，每个子程序是否执行，需要根据网络下传的染色工艺参数来决定。根据顺序控制的特点，本研究将染色工艺曲线分成若干个“步”，每一步都可能包括入水、入布、备料、加料等功能，在PLC中开辟了一个存放网络下传单步染色工艺的内存区Xi，i表示第i步（i=1,2,3…），同时设置了控制动作完成标志位，M0.0置位表示入水完成，M0.1置位表示入布完成等，以及M1.0～M1.3全部置位时，则表示当前步已执行完毕。

　　控制系统软件实验采用调试板和文本显示器相结合的方法来完成。调试板用来模拟所有系统输入信号，本研究采用自带的MPI接口组成小型PLC通讯网络输入染色工艺参数，文本显示器用来显示输出状态、故障代码及其他各种信息，可以方便地设置通信参数。目前该系统已完成实验室调试。