基于PROFIBUS总线技术的再造烟叶生产线控制系统

1　引言 　　目前使用的辊压法再造烟叶生产线控制系统大多采用的是集中控制技术，若用现场总线技术代替现有的集中控制技术，将使系统的设计、安装、调试更简便、快捷，提高系统的可靠性、可维修性和可扩展性，而且更便于信息集成。本文介绍了基于PROFIBUS现场总线技术的再造烟叶生产线控制系统。 2　再造烟叶生产工艺 　　再造烟叶生产线工艺流程见图1，原料(烟梗、烟末等)经烘干净化后进入粉碎机，被粉碎成80～120目粉料，储存在干粉料贮料罐中待用，原辅料(CMC等)按适当比例溶解于水后贮存在液料贮料罐中待用，干粉料和液料按一定比例配比后经充分搅拌成干湿混合料，干湿混合料经辊压成再造烟叶经烘箱脱水后被切成丝(或片)，然后卷曲形成烟丝(或片)。根据解纤工艺的不同，疏解后的纤维可从粉碎段加入，也可从配比段加入。根据制丝工艺对再造烟叶的不同要求，可选择切丝或切片，还可选择取舍卷曲段。 图1　再造烟叶生产线工艺流程 3　控制系统组成 　　根据再造烟叶工艺的要求，其控制系统包括6个子系统：①烘干净化子系统；②粉碎子系统；③解纤子系统；④液料制备子系统，实现工艺配方参数的在线制定、修改和保存；⑤成形子系统，实现对配比、辊压、脱水、切丝(或切片)工艺设备的时序控制，以及配比过程控制和配比参数的制定、修改和保存；⑥卷曲子系统。系统的控制对象包括电机、变频器、电磁阀、调功器等，信号采集对象包括重量变送器、水分仪、热电偶、接近开关、粒位开关等。 　　基于PROFIBUS现场总线技术的控制系统分为两部分：①采用PROFIBUS-DP的设备控制层，由SIEMENS S7-300系列PLC和PROFIBUS现场总线部件组成，完成生产设备的现场操作和控制；②采用PROFIBUS-FMS的监控层，由工业PC组成，完成整线的在线监控并向设备控制层下达控制指令。控制系统网络结构见图2。 图2　控制系统网络结构 3.1　设备控制层 　　设备控制层采用PROFIBUS-DP主从结构网络，包括18个站，其中1#站为主站，其它为从站。 　　(1)1#站，采用SIEMENS S7-300系列CPU 315-2DP，完成配比、辊压、脱水、切丝段的设备顺序控制，并通过通信模块CP343-5与工业PC连接，组成PROFIBUS-FMS； 　　(2)2#、3#、4#、5#、6#站，采用SIEMENS分布式I/O ET200M，完成烘干净化、粉碎、液料制备、解纤段的设备时序流程控制； 　　(3)7#、8#、9#、10#、11#站，采用SIEMENS带PROFIBUS-DP接口的变频器，实现干料出料、液料出料、辊压、网带、切丝电机的速度控制； 　　(4)12#站，采用AI808型智能调节仪(可配置PROFIBUS-DP接口)，完成对再造烟叶的脱水控制； 　　(5)13#、14#，采用CA6588型红外水分仪(带有PROFIBUS-DP接口)，分别对干湿混合料和成品再造烟叶的含水率进行监控； 　　(6)15#、16#、17#站为粉料、液料、成品电子秤，通过SIEMENS网卡CP343-5，将其联入PROFIBUS-DP网； 　　(7)18#站，采用SIEMENS HMI OP37，完成对整线的监控和操作。 3.2　设备监控层 　　监控层配置1台工业PC，安装了WIN98操作系统，使用SYNALL 2000单机版作为监控软件，具有报警记录、测量值记录、过程控制及图形显示、报表等功能，并支持DDE、OLE、ACTIVEX控制软件。监控层主要完成如下功能： 　　(1)设备(电机、电磁阀、泵等)工况实时显示； 　　(2)模拟量(重量、水分、温度等)的实时显示； 　　(3)液料制备段和配比段工艺配方的制作、修改、保存，以及下载至PLC进行生产； 　　(4)报警及故障点定位； 　　(5)历史数据的记录和查询； 　　(6)与厂级MIS系统进行数据交换。 4　系统特点 　　(1)系统设计更方便、灵活。再造烟叶生产线某些工艺段(如：解纤段和卷曲段)在具体配置时可以取舍，而且每个工艺段的个别设备也可以取舍，PROFIBUS现场总线控制系统可以很好地适应这种变化； 　　(2)安装简单、快捷。采用PROFIBUS现场总线技术省去了大量的柜间互联线，缩短了控制系统的生产、安装周期； 　　(3)调试、维修方便。从站的划分以及PROFIBUS强大的故障诊断能力使调试和维护更方便； 　　(4)便于扩展和信息集成。PROFIBUS将孤立的单元设备融入了信息化网络中，为系统的扩展和企业综合自动化的实现打下了基础。 　　(5)成本降低。使用PROFIBUS技术，节省了大量的电缆、桥架以及培训和维护费用。 5　结语 　　2000年为湖北某卷烟厂设计制作了一套再造烟叶生产线，其控制系统采用了PROFIBUS现场总线技术，系统的设计、安装、调试时间较传统的集中控制方式大大缩短，运行至今，系统稳定、可靠、操作和维护方便。 《烟草科技》，2003年，第1期，22-23页