西门子 S7-400 PLC和PROFIBUS-DP在ZJ17高速卷烟机上的应用

常德烟草机械有限责任公司是国家大二型机械制造企业，隶属于中国烟草机械集团，是烟草系统四家烟机制造企业之 一。公司的主要产品有ZJ17高速卷接机组，YF12-YB17、 YF13烟支输送系统，嘴棒成型机,YF171嘴棒储存输送系统等。 ZJ17型高速卷接机组是该公司的主导产品，该机组是引进德国豪尼公司技术生产的，生产速度为7000支/分，具有烟 支质量稳定,开机率高，节省原辅材料等特点，因而在国产 烟机市场其占有率达到80%以上。但该型号机组控制系统 系80年代产品，采用专用电子板加继电器组的控制方式， 电子板常常出故障，备件采购又较为困难。考虑到这一情 况，该公司决定将其控制系统改为用PLC来控制。 系统介绍 ZJ17型卷接机组由供丝、卷烟、接嘴三部分构成。其中供丝部分取用烟厂供丝系统(或用其它方法加料)的烟丝，经由 落料、匀丝、提升、摊铺、负压抽吸，密度控制(烟条削整), 形成密度合适的条状烟丝交付给卷烟部分。卷烟部分将卷 烟纸包卷在烟丝上形成烟条，并予以切断，形成双倍长度 的无嘴烟支交付给接嘴部分，此部分要求完成对卷烟纸的 处理，包括换盘纸、接纸、纸带张力调整、烟支商标印 刷、印刷位置调整、卷烟纸上胶、胶水烘干。同时因为主 驱动电机在这一部分，对主驱动的控制也是在此完成的。接 嘴部分切开双倍长度的无嘴烟支，将嘴棒通过水松纸粘接在烟支上，剔除不合格烟支，将成品烟支送给下游机器。 从机组工作的特点来看，控制系统应该能满足如下要求： ·I/O点容量大，最好是分布式系统 ·能处理快至400Hz的脉冲量 ·性能稳定，可以适应烟厂的生产环境 根据以上特点，我们拟用S7-400组建一个PROFIBUS网络,在机组三部分分别放置 ET200M 子站处理 I/O ，并用 SIEMENS新推出的高速逻辑处理模块FM352处理高速的 脉冲量，用PC670工业计算机构建人机接口界面。 硬件的特点包括：CPU414-2DP具有存储量大、运行速度快、强抗干扰能力和高可靠性等特性；ET200M子站通 用性强、模块更换方便；功能模块FM352-5工作速度快, 很适用系统处理快速脉冲；PC670具有牢固的、具备IP65保护级别的塑料前面板，抗干扰、抗震动能力强,可靠性高。 采用PC670运行人机界面程序，它通过MPI网络与主CPU 连接，人机界面程序可以修改系统运行参数、读取系统 运行故障信息、统计设备生产数据。 系统功能 ·启动顺序控制：为了尽量减少原辅材料的浪费，并考虑 到机器启动时可能有不同的速度，程序没有以时间为条 件进行顺序投入，而通过对机器脉冲的统计来实现 ·停机控制：同样原因，除开有要求立即停机外，停机控 制时需要将各种原辅材料按一定的次序撤出，尽量将合 格成品送达下游机器，因此同样采用了计数机器脉冲的方法 ·故障处理：机器运行时会产生一些报警或故障信息，系 统对绝大部分的运行故障和报警都能进行处理 ·供丝控制：程序处理当前烟丝料位情况，以决定是否打 开进料气闸，并在多次打开气闸而没有烟丝时给出报警 ·料位控制：是对中间储料箱中烟丝料位的控制。这里用 到一个PID的调节，系统通过一组指示料位的光电开关 判断当前料位，机器速度代表烟丝消耗量，陡角带提升 速度是控制程序的输出 ·机器脉冲的处理：系统必须对许多脉冲进行处理，用来 计算机器速度、移位步距参考、产量计数等，这一部分 的工作由FM352-5来完成 小结及体会 自2001年5月开始，采用上述系统的设备开始投放市场，现 已装备在北京卷烟厂、呼和浩特卷烟厂、常德卷烟厂、广 二卷烟厂、天津卷烟厂、石家庄卷烟厂、武汉卷烟厂、厦 门卷烟厂等卷烟厂共计近30台套。用户反映良好。 电子技术、自动控制技术的发展是相当快的，特别是PLC和现场总线技术,有相当多的早期设备，其控制系统在现 在看来已经很落伍了，对它们进行升级改造是很有必要 的。对于烟草行业来说，SIEMENS具有传统品牌优势，用 户容易接受采用 SIEMENS 控制产品的设备 ; 同时 , SIEMENS 产品涵盖面较广 , 系统集成容易；另外 , SIEMENS适时推出适合烟机应用的自动化控制产品(如 FM352-5在前述系统中得到了很好的应用)，这对我们进行 控制系统设计是很有好处的。