SIMATIC S7在烟厂香料厨房的应用

一．概述 随着我国加入关贸的日益临近,各卷烟生产企业在注重降焦降耗的同时,正千方百计地提高卷烟制品的内在质量,特别是制丝生产线上各种香糖料液的处理是否科学合理,直接关系到成品烟支吸味,因此香糖料严格地质量管理、科学地配制、精确地现场发射等，是文明生产、科学管理的重要手段之一，越来越受到厂家的高度重视。 香糖料厨房系统主要由原料的贮存计量；成品料液的调制、贮存、输送；成品料液的现场发射等三个部分组成。它的作用是负责全厂制丝线加料加香工艺中所有香糖料的调制、贮存及现场的定比施加，其工艺过程为：大部分原料通过管路系统计量后送入调制罐内调制，调制好的成品香糖料液经过滤器送入各贮存罐内贮存，根据现场各加香糖料的用料信号，由贮存罐定量输送到车间内的每个加香糖料滚筒旁的加料液操作柜内，再由操作柜向滚筒内实现定比跟踪施加。 二．糖料厨房系统基本功能： 建立香糖料厨房系统，能很好的解决以往靠人工逐个巡视的状况，采用先进的设备和控制技术，提高香糖料配料的自动化程度，最大限度的克服了人为因素的影响，使配料精度大大提高，从而明显改善卷烟的质量，获得的口感吸味一致，同时很大程度地降低了工人的劳动强度，改善了车间的卫生条件。香糖料厨房系统的正常关系着卷烟厂的每项工作、生产产品质量。通过我公司技术人员以往所做的香糖料厨房电系统有以下几点需必须具备： 1．牌号判断功能 （1）香厨输出和现场要料牌号不一致时，应报警和停止输出 香厨输出和现场要料出现牌号不一致时，也能像正常一样出料到现场，造成输错原料，以及时间的浪费，严重时造成产品报废。 （2）存储罐出料和现场要料牌号不一致时，应报警和停止输出 存储罐出料和现场要料牌号不一致时，也能像正常一样出料到现场，造成输错原料，以及时间的浪费，严重时造成产品报废。 3、系统网络的冗余性 香精香料监控系统一般由现场值班室：内有各一个服务器和工作站及数据库管理中心计算机，以及得到授权的其他的网内计算机组成；数据库管理中心计算机通过光纤与现场工业局域网与现场值班室相连；现场值班室里服务器作为现场中心控制和现场工艺配方，报表存档管理；另一台为作为监控工作站，管理计算机对日常现场管理与监视控制；数据库管理中心计算机作为工艺配方参数输入和生产计划下达。这些计算机网络必须做一些必要冗余设计，以保证一路网络发生故障，另一个网络能无缝接入工作。 现由于烟厂60万大箱生产线扩建工程的破土动工，将原三车间及部分附属楼拆除，导致自控系统部分网络设备损坏、丢失而引起网络故障，现在香糖料厨房系统与技术管理中心已经无法进行通讯。 基本的冗余部件：双数据库服务器，双光纤网络。 4、现场信息和控制的时实性 由于早期设计是在Windows NT 4.0环境下运行的所有计算机硬件配置较低，系统启动、运行速度慢。有时无法正常实时反映现场情况，远程控制与回显信息不同步。因此在实时系统中的运用经常出现个别数据、操作流滞后的情况。为了解决这些问题，我们可以提高计算机和配置和安装更高的操作系统。 三．总体结构 该项目进行了科学的系统设计，就其组成设备的功能而言，整个系统划分为如下三层： 1、 原料层 ⑴ 、原料层设备的配置和功能： 原料罐加热保温功能，罐液位信号输出和显示功能，罐定量加水功能，罐自动计量输出功能，罐贮存功能。 2、调制贮存层 ⑴、调制贮存层设备的配置 2）糖料的存贮罐 3）香料的调制罐 4）香料的存贮罐 ⑵、调制贮存层的功能 调制贮存层主要满足联合工房对香糖料液调制、贮存及输送需求。 ①． 所有糖料调制罐和贮存罐均具有加热保温、搅拌的功能。 ②．各调制罐及贮存罐均具有液位信号输出和显示功能，液位检测及处理。 ③．各调制罐均具有定量加水功能 ④．调制香糖料液的功能 ⑤．贮存输送香糖料的功能 ⑥．香糖料液的自动输送功能 3、现场发射层 ①．香糖料暂存的功能： ②．自动定比加香/加料功能： ③． 香糖料液的雾化发射 四、控制系统 1、管理原则 按照“集中管理、综合监控、设备控制”的原则，常德烟厂香糖料厨房电控系统的设计按功能可划分为三个层次，即：生产管理层、集中监控层、设备控制层。 如图所示： 其中： 1) 最底层（设备控制层）：采用现场总线连接各I/O点、检测装置、传感器、变频器等。通过模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统SIMATIC S7系列对设备控制。 2) 中间层（集中监控层）：作为控制系统的人机交互接口，通过监控计算机实现对生产的组合操作、状态监控、更换配方、参数设定和报警显示、记录等。 3) 最高层（生产管理层）：负责处理整个香糖料厨房系统运行过程中的综合信息，包括人工检测和录入的工艺、设备、质量等参数，并提供完整的统计数据和各种分析图表等。 2、自控系统 现场采用香糖料调制、输送和现场发射分开控制，分别构成各自的PLC控制系统。 (1)、香糖料调制、输送系统 ①、 控制范围:本系统主要负责完成制丝线上叶片料、烟梗料、膨胀烟丝料、簿片料、白肋烟料及梗丝香料和混丝香料的配比、调制、贮存和联合工房制丝线叶片料、烟梗料、梗丝香料和混丝香料自动供给及换牌号时管路的余料回收和清洗吹扫等全套工艺过程。 ②、 根据香糖料厨房的设备规模和功能，过程控制系统主要采用一套S7-400站， 远程分布式I/O节点（厨房/现场） 阀岛节点 （厨房/现场） 电子秤节点 控制上，系统具有手/自动功能选择。手动功能时，可对一些设备手动启/停，方便故障维修及设备维护；自动功能时，根据操作指令，自动完成各项功能。 配料： 操作员根据数据库管理中心通过网络远程下发的配料单选定配料牌号及输入配料总量,系统自动通过配方库中对应牌号的配方参数计算出各原料的数量并发送至中央控制器，中央控制器据此通过采集质量流量计的脉冲信号并进行累计，从而自动控制原料罐出料至调制罐，对因管路系统造成的偏差，系统可通过软件进行自动补偿。 调制贮存： 调制好的料液可输送至贮存罐中。通过采集温度变送器模拟量信号和接收计算机发送的设定温度值可实现温度的动态数字显示及保温功能。对牌号实现“牌名跟踪”，即将调制罐的牌名代码送至当前进料的贮存罐，以显示其料液牌号，调制罐出料完毕，即消除调制罐的牌号代码。 输送： 中央控制器根据现场的要料信号及生产牌号，实行自动寻罐，先进先出。首先根据生产牌号自动寻找该牌号的贮料罐。若同牌号的贮料罐有多个时，则依据“顺序排队”实现先进先出。 (2)、现场发射系统 ①、 控制范围:本系统主要负责完成联合工房制丝线叶片料、烟梗料、梗丝香料和混丝香料的定比跟踪发射及各自现场管路的余料回收和清洗。 ②、此控制系统分别为每个加料/加香点配备一小型PLC系统S7-300和一人机接口。 ③、 变频器和流量仪表均采用具有PROFIBUS-DP接口，从而直接进入PROFIBUS-DP现场总线参与控制。 3. 监控系统 本系统中间层即监控层通过工业以太网采集香糖料厨房PLC控制器中的数据以及该网络上传来的生产数据等。 功能：人机交互接口，状态监控、功能操作、定制配方、参数设定、报警（记录）、趋势曲线、报表 ⑴、 系统配置 ①、硬件 本监控系统上位机由终端总线挂接的两台IBM工作站组成 ②、软件 软件选用澳大利亚悉雅特CITECT监控软件包进行系统开发，操作系统选用中文版NT 4.0 Workstation或更高 WINDOWS 版本,组态软件选用澳大利亚悉雅特CITECT 5.4软件。 ⑵、系统描述 通过悉雅特CITECT组态软件提供的面向对象的图形方式、动画链接、精美图库以及ActiveX控件、3D MAX三维动画等技术制作漂亮的工艺流程图和更详细的局部工艺流程图。 ⑶、系统功能 人机交互接口系统有机地将以下各功能部件融合到一起，构成一套功能完善操作简便的人机界面系统。 ①、功能操作 1) 罐本身的功能操作： 监控画面中对应罐均设置罐功能操作按钮，操作员单击该按钮，可弹出一窗口在该窗口中有搅拌、 吸料、排污、气缸动作等的启/停操作。 2) 贮存操作（进料操作）： 操作员在监控画面中打开贮存操作窗口，选定贮香（料）罐后，单击贮存按钮可启动贮存操作，将调制好的香（料）送至贮存罐中贮存，等待输送，并显示各罐中料液的数量及牌号。 3) 输送操作（出料操作）： 操作员在监控画面上打开输送 操 作窗口，根据生产调度部门通过网络传送的生产牌号并进行确认，单击输送按钮即可启动输送操作往各加香、加料现场送料。 4) 加香加料操作（现场发射）： 加香加料画面，该画面能动态显示现场发射的瞬时的各项参数。 5) 清洗吹扫操作： 监控画面中设置叶料、烟梗料、梗香、混丝香输送及糖料、香料调制的清洗吹扫操作。 ②、系统状态显示 动态显示整个系统的工艺流程图，如罐液位、温度、管路中阀门和电机状态及故障点等 ③、系统参数显示和输入 ④．智能操作：更具生产计划的产品牌号，自动调用相应牌号。 ⑤、信息提示： ⑥、错误报警 4、系统管理 功能：信息的综合处理，生产管理、用户管理、报表管理、配方管理 本管理系统由CITECT服务器经过100M 3COM网卡和100M光学链路模块OSM接入制丝线的100M工业以太网，数据传输介质为光缆。CITECT服务器和两台CITECT客户机通过 客户机/服务器 模式组成10M标准以太网。鉴于其中一台CITECT客户机远离CITECT服务器，因此数据传输亦采用光缆。 见下图：

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