基于PROFIBUS总线技术的再造烟叶生产线控制系统

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[page]

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。