S7-400可編程序控制器和PROFIBUS-DP工業(yè)現(xiàn)場總

1、 S7-400可編程序控制器和PROFIBUS-DP 工業(yè)現(xiàn)場總線在ZJ17高速卷煙機(jī)上的應(yīng)用 項(xiàng)目介紹常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司是國家大二型機(jī)械制造企業(yè)，隸屬于中國煙草機(jī)械集團(tuán)，是煙草系統(tǒng)四家煙機(jī)制造企業(yè)之一。公司的主要產(chǎn)品有ZJ17高速卷接機(jī)組，YF12-YB17、YF13煙支輸送系統(tǒng)，嘴棒成型機(jī),YF171嘴棒儲存輸送系統(tǒng)等。ZJ17型高速卷接機(jī)組是該公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，該機(jī)組是引進(jìn)德國豪尼公司技術(shù)生產(chǎn)的，生產(chǎn)速度為7000支/分，具有煙支質(zhì)量穩(wěn)定，開機(jī)率高，節(jié)省原輔材料等特點(diǎn)，因而在國產(chǎn)煙機(jī)市場其占有率達(dá)到80%以上。但該型號機(jī)組控制系統(tǒng)系80年代產(chǎn)品，采用專用電子板加繼電器組的控制方式，電

2、子板常常出故障，備件采購又較為困難。考慮到這一情況，該公司決定將其控制系統(tǒng)改為用PLC來控制。 系統(tǒng)介紹ZJ17型卷接機(jī)組由供絲、卷煙、接嘴三部分構(gòu)成。其中供絲部分取用煙廠供絲系統(tǒng)（或用其它方法加料）的煙絲，經(jīng)由落料、勻絲、提升、攤鋪、負(fù)壓抽吸，密度控制（煙條削整），形成密度合適的條狀煙絲交付給卷煙部分。卷煙部分將卷煙紙包卷在煙絲上形成煙條，并予以切斷，形成雙倍長度的無嘴煙支交付給接嘴部分，此部分要求完成對卷煙紙的處理，包括換盤紙、接紙、紙帶張力調(diào)整、煙支商標(biāo)印刷、印刷位置調(diào)整、卷煙紙上膠、膠水烘干。同時因?yàn)橹黩?qū)動電機(jī)在這一部分，對主驅(qū)動的控制也是在此完成的。接嘴部分切開雙倍長度的無嘴煙支，將

3、嘴棒通過水松紙粘接在煙支上，剔除不合格煙支，將成品煙支送給下游機(jī)器。從機(jī)組工作的特點(diǎn)來看，控制系統(tǒng)應(yīng)該能滿足如下要求：I/O點(diǎn)容量大，最好是分布式系統(tǒng)能處理快至400Hz的脈沖量性能穩(wěn)定，可以適應(yīng)煙廠的生產(chǎn)環(huán)境 根據(jù)以上特點(diǎn)，我們擬用S7-400組建一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，在機(jī)組三部分分別放置ET200M子站處理 I/O，并用SIEMENS新推出的高速邏輯處理模塊FM352處理高速的脈沖量，用PC670工業(yè)計(jì)算機(jī)構(gòu)建人機(jī)接口界面。下圖指示了系統(tǒng)硬件配置情況，CPU414-2DP是PROFIBUS-DP的主站，3#、4#、5#站是三個ET200M子站，6#站是一個變頻器，8#、9#、10#站是

4、三個閥島。同時PC670和CPU414-2DP組建成一個MPI網(wǎng)絡(luò)。硬件的特點(diǎn)包括： CPU414-2DP具有存儲量大、運(yùn)行速度快、強(qiáng)抗干擾能力和高可靠性等特性；ET200M子站通用性強(qiáng)、模塊更換方便；功能模塊FM352-5工作速度快，很適用系統(tǒng)處理快速脈沖；PC670具有牢固的、具備IP65保護(hù)級別的塑料前面板，抗干擾、抗震動能力強(qiáng)，可靠性高。采用PC670運(yùn)行人機(jī)界面程序，它通過MPI網(wǎng)絡(luò)與主CPU連接，人機(jī)界面程序可以修改系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、讀取系統(tǒng)運(yùn)行故障信息、統(tǒng)計(jì)設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)功能啟動順序控制：為了盡量減少原輔材料的浪費(fèi)，并考慮到機(jī)器啟動時可能有不同的速度，程序沒有以時間為條件進(jìn)行順序

5、投入，而通過對機(jī)器脈沖的統(tǒng)計(jì)來實(shí)現(xiàn) 停機(jī)控制：同樣原因，除開有要求立即停機(jī)外，停機(jī)控制時需要將各種原輔材料按一定的次序裝備PC670的操作面板撤出，盡量將合格成品送達(dá)下游機(jī)器，因此同樣采用了計(jì)數(shù)機(jī)器脈沖的方法故障處理：機(jī)器運(yùn)行時會產(chǎn)生一些報(bào)警或故障信息，系統(tǒng)對絕大部分的運(yùn)行故障和報(bào)警都能進(jìn)行處理供絲控制：程序處理當(dāng)前煙絲料位情況，以決定是否打開進(jìn)料氣閘，并在多次打開氣閘而沒有煙絲時給出報(bào)警料位控制：是對中間儲料箱中煙絲料位的控制。這里用到一個PID的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)通過一組指示料位的光電開關(guān)判斷當(dāng)前料位，機(jī)器速度代表煙絲消耗量，陡角帶提升速度是控制程序的輸出 機(jī)器脈沖的處理：系統(tǒng)必須對許多脈沖進(jìn)行處理，用來計(jì)算機(jī)器速度、移位步距參考、產(chǎn)量計(jì)數(shù)等，這一部分的工作由FM352-5來完成小結(jié)及體會自2001年5月開始，采用上述系統(tǒng)的設(shè)備開始投放市場，現(xiàn)已裝備在北京卷煙廠、呼和浩特卷煙廠、常德卷煙廠、廣二卷煙廠、天津卷煙廠、石家莊卷煙廠、武漢卷煙廠、廈門卷煙廠等卷煙廠共計(jì)近30臺套。用戶反映良好。電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的發(fā)展是相當(dāng)快的，特別是PLC 和現(xiàn)場總線技術(shù)，有相當(dāng)多的早期設(shè)備，其控制系統(tǒng)在現(xiàn)在看來已經(jīng)很落伍了，對它們進(jìn)行升級改造是很有必要的。對于煙草行業(yè)來說，siemens 具有傳統(tǒng)品牌優(yōu)勢，用戶容易接受采用siemens 控制產(chǎn)品的設(shè)備；同時，siemens產(chǎn)