重庆某烟厂制丝车间主要承担全厂烟丝生产的任务。工欲善其事，必先利其器，车间注重设备工作，以设备保障生产。制丝线是一条现代化的生产线，自动化程度高，车间在设备方面一直积极探索国内外新技术，本文就着重介绍了Profinet在制丝线自动化系统中的应用。
一、Profinet在制丝线自动化系统中的应用的背景
（一）随着计算机控制技术的不断发展，烟草行业制丝生产线的自动化应用水平也不断提升。
当前全国制丝线的自动化系统主要采用profibus总线，分厂制丝车间也主要采用profibus总线系统，总线在制丝线分布式控制系统中发挥着重要作用。但是其自身的缺点也逐步暴露出来，比如系统稳定性差、网络故障解决比较困难等，由于总线问题，曾经多次造成制丝线全线停机，profibus总线成了制约制丝线自动化发展的技术瓶颈。
制丝车间在新一轮的技改时，认真参考、学习国内外新的自动化技术，车间积极提出了profinet以太网控制方案，修改了昆船继续使用总线的技改方案，协同工程科，新的技改方案得以实施，在国内烟草行业率先全线应用profinet工业以太网，profinet的应用较好地解决了profibus总线存在的问题。制丝车间积极创新利用新技术，为烟草行业制丝线的自动化发展提供了借鉴和参考。
（二）制丝线Profibus总线系统介绍。
profibus是国际上通用的现场总线标准，二十世纪末开始在中国推广使用。Profibus主要进行现场设备的数据通讯，对现场分布式I/O进行有效地集成。
黔江分厂在技术改造前（2008年前），制丝线自动化系统主要采用profibus总线系统，技改前的制丝线自动化系统网络如下图：
制丝车间技术改造前分为四个工段：叶片处理段、梗处理段、烟丝处理段、风力送丝段。每个工段由可编程控制器PLC s7-400控制，PLC s7-400由交换机接入以太网。每工段的PLC s7-400以下为profibus总线，图中红色网线连接部分即为profibus总线系统，profibus总线连接数量众多的子站ET200S（包括各种检测、执行元器件等）。
（三）应用Profibus总线存在的主要问题
1、Profibus总线系统稳定性差，主要是在复杂的生产环境中，总线防电磁干扰能力差所致。车间本身就有许多电磁干扰源，比如烧电焊、大电流的设备起动等都会产生电磁干扰，因此在实际生产中经常发生因电磁干扰造成总线网络故障。
2、总线故障诊断困难，没有可靠的测试仪器，主要凭个人经验进行判断。我厂在实际工作中，由于总线故障难于判断，曾造成制丝线停产22小时的后果，导致企业较大的经济损失。
3、Profibus总线拓扑结构不够灵活，由于硬件所限，扩展成星型或树型难度较大。从上图可看出，总线拓扑从主站到子站由一根双绞线连到底，这就会导致一段总线或一个节点（子站）故障，其后续节点（子站）全部停止工作，车间经常发生因某单台设备总线故障导致全工段停机。星型拓扑结构能保证各节点相互独立工作。
4、Profibus总线只实现了底层I/O设备集成，不能与IT网络直接相联，与管理层没有效地集成。
二、Profinet在制丝线自动化系统中的应用的内涵和主要做法
（一）profinet工业以太网介绍
1、Profinet的通信方式
Profinet是西门子2004年开始推行使用的工业以太网。是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准，兼容工业以太网和现有的现场总线技术。
Profinet有三种通信方式：
第一种是TCP/IP标准通信。
第二种是实时通信。应用于传感器和执行器之间的数据交换。
第三种是等时同步实时（IRT）通信。应用于实时性要求很高的运动控制。
从上面profinet通信方式来看，profinet是真正的工业以太网，能同时传递实时数据和标准的TCP/IP数据。
2、profinet的特点
系统开放性、实时性、稳定性好。以太网以前主要用于商业、办公系统，性能稳定可靠，西门子把以太网引入工业现场，替代以前用profibus总线连接底层设备的状况，从而保证了大量底层设备高效可靠通讯。
网络拓扑结构能够实现灵活多样地组网。由于硬件上的改进，使用网络交换机scalance很容易组成星型、树型等。
基于TCP/IP的标准以太网，系统兼容性好，资源共享能力强，很容易实现了系统集成。
（二）profinet在制丝线的应用
分厂制丝生产线以前主要运用profibus总线，2008年11月对制丝生产线的自动控制系统进行了技术改造，用工业以太网profinet代替profibus总线系统。
分厂改造后的制丝线自动化网络系统如下图。
（绿色网线：profinet，红色网线：保留的profibus）
整个制丝生产线自动化网络系统分为两级：管理层和设备层。
管理层：由以太网Ethernet构成；设备层：由profinet工业以太网构成。
管理层（以太网Ethernet）主要实施管理功能，设备层（profinet）主要实施设备控制功能，是车间的主干网络。Profinet网络是一个光纤环网，环形网具有冗余功能，它的优点是：当网络某一处故障时，整个网络仍保持通讯正常。
技改后的制丝生产线由五个工艺段构成：叶片处理段、叶丝处理段、梗及梗处理段、掺配处理段、风力送丝段。每个工段是profinet网络的一个主结点，用以太网交换机scalance（x408）以星型拓朴连接PLC S7-400、操作站PC677、scalance（x208）、部分检测执行元器件等。scalance（x208）下面再以星型形式连接数量众多的子站ET200S。为节约成本，技改保留了部分profibus设备，主要是数量较多的伦茨变频器和电子秤等。上图中红色网线相连的即为保留的profibus系统。
这套制丝线自动化系统很容易地实现了星型结构，改变了传统的profibus总线难以实现星型拓朴的状况，这样一个子站故障其它子站同样也能工作，一台设备故障不会造成全段停机，从而保证网络内的各结点能相互独立工作。
三、Profinet在制丝线自动化系统中的应用的效果
（一）改造效果。改造后的制丝线自动化系统结构清晰，层次简单明了。整个profinet系统已工作运行1年多，系统实时性好，稳定性和可靠性明显提升， 1年来没有发生一次由于网络故障产生停机的现象。整个系统的数据信息处理能力大为加强，挂接在profinet上的每一设备或仪表都有单独的IP地址，能够在整个以太网内进行任意通讯，实现了底层设备的数据通讯简单化、标准化。
（二）制丝线自动化系统的发展方向。profibus现场总线只能实现底层设备的通讯，系统难以集成，工业以太网取代现场总线是今后工业应用的重要发展方向，profinet也是今后制丝生产线发展的必然趋势。
制丝生产线利用Profinet工业以太网，在车间内实现了统一网络架构，搭建了自动化领域新的控制平台。profinet在全国烟草行业才处于起始阶段，黔江分厂制丝车间已经实施成为一个比较成功的案例，为烟草行业制丝生产线的自动化发展提供了重要的参考作用，也在全国制丝生产线树立了标杆、榜样作用。
