西門子Profibus PA 在煙草行業(yè)的應(yīng)用
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駐馬店卷煙廠是有著五十多年歷史的卷煙廠。2003年，與許昌卷煙廠合并，成立許昌卷煙總廠。中國加入WTO以后，煙草行業(yè)將要逐步的對國外開放。為了在與國外煙草行業(yè)的競爭中立于不敗之地，駐馬店卷煙廠在繼“七五”技改以后，再次進(jìn)行技改，新上一條生產(chǎn)線，設(shè)計年生產(chǎn)能力為30萬箱。
在這條生產(chǎn)線的制絲線中，設(shè)備以國產(chǎn)為主，控制系統(tǒng)全部采用西門子公司的產(chǎn)品。為了有較好的投資回報率，該生產(chǎn)線中的制絲線采用了西門子公司最新的技術(shù)，如光纖環(huán)網(wǎng)、Profibus-PA總線。
二、系統(tǒng)介紹
駐馬店卷煙廠新上制絲線主要有以下幾個工藝段：葉片段、葉絲段、白肋煙處理段、梗處理段、摻配加香段、貯絲段。
制葉片段：煙包經(jīng)切片機(jī)切片以后，變成葉片。葉片經(jīng)過回潮潤進(jìn)行回潮，然后經(jīng)過加料筒加料以后，進(jìn)入到預(yù)混柜中。最后將葉片從預(yù)混柜中輸送到貯葉柜，完成混合的功能。
制葉絲段：從貯葉柜出來的葉片，經(jīng)過回潮筒和切絲機(jī)以后，被切絲機(jī)切成煙絲。煙絲經(jīng)過再次回潮，最后進(jìn)入烘絲機(jī)進(jìn)行烘絲，使煙絲的水分和其他的一些工藝參數(shù)達(dá)到一定的指標(biāo)。
白肋煙處理段：葉片經(jīng)過加里料、白肋煙烤機(jī)烘烤、加表料以后，進(jìn)入到貯柜中，與葉片進(jìn)行摻配。
梗處理段：煙梗經(jīng)過洗梗機(jī)洗梗以后，進(jìn)入到貯梗柜進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵后的煙梗經(jīng)過切梗絲機(jī)切絲以后，切成梗絲。梗絲經(jīng)過STS以后，使梗絲的水分和其他的一些工藝參數(shù)達(dá)到一定的指標(biāo)，進(jìn)入到梗絲柜等待摻配。
摻配加香段：從烘絲機(jī)出來的煙絲，按照一定的比例摻配梗絲、膨絲、殘絲和薄片絲，然后經(jīng)過加香以后，進(jìn)入到貯絲柜。
貯絲段：進(jìn)入到貯絲柜的煙絲，在存貯一段時間以后，按照不同的牌號，從不同的喂絲機(jī)將煙絲風(fēng)送到卷包車間。
從上面的工藝過程可以看出，主要的控制設(shè)備是潤葉筒、加香加料筒、白肋煙烤機(jī)、烘絲機(jī)、烘梗絲機(jī)等設(shè)備，控制的參數(shù)是水分、溫度、水流量、蒸汽流量、加料流量、加香流量等。
三、系統(tǒng)組成
由于制絲生產(chǎn)線中控制的主要參數(shù)是模擬量，并且數(shù)量比較多。 如果對儀表采用4-20mA的方式，儀表的接線比較多，新增儀表比較麻煩，并且能夠獲取的信息有限。采用PROFIBUS-PA總線，增大了控制器與現(xiàn)場儀表通訊的信息量，不僅能夠讀取大量的信息，還可以實現(xiàn)儀表的遠(yuǎn)程維護(hù)；省去了大量電纜的敷設(shè)，提高了可靠性；提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性。
駐馬店卷煙廠制絲線的管理層采用普通以太網(wǎng)，集中監(jiān)控層采用西門子公司工業(yè)以太網(wǎng)，設(shè)備層采用Profibus總線。
對于某一個工藝段，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下圖所示：
西門子公司的S7 400系列的PLC通過以太網(wǎng)網(wǎng)卡接入到工業(yè)以太網(wǎng)的光纖環(huán)網(wǎng)中。MP370通過MPI接入到PLC中?，F(xiàn)場分布式I/O站、其它DP設(shè)備、PROFIBUS-PA的鏈接器通過PROFIBUS-DP接入到PLC的DP接口中。
從PROFIBUS-PA的耦合器中引出PROFIBUS-PA總線，將現(xiàn)場儀表連接起來。下面以葉片段為例，說明其配置安裝情況。
在一個PROFIBUS-PA網(wǎng)段中，一般由耦合器、三通接頭、終端電阻、PROFIBUS-PA網(wǎng)線組成。在本系統(tǒng)中，考慮到系統(tǒng)對PROFIBUS-DP通訊數(shù)率的要求及編址的要求，系統(tǒng)采用鏈接器接入到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中，耦合器接入到PROFIBUS-PA網(wǎng)絡(luò)中。鏈接器和耦合器之間采用背板總線連接。這樣PROFIBUS-DP的波特率可以高達(dá)12Mbit/s，而PROFIBUS-PA的波特率為31.25KBd。同時在組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的時候，鏈接器作為DP從站占據(jù)DP的一個地址，耦合器沒有地址，組態(tài)時不考慮它；所有儀表和執(zhí)行器均作為鏈接器的從屬，獨(dú)立于PROFIBUS-DP單獨(dú)進(jìn)行編址。由于煙廠的環(huán)境不是屬于危險區(qū)，因此采用非本安型。
在葉片段中，有7個現(xiàn)場儀表需要上PROFIBUS-PA網(wǎng)絡(luò)，其中有5個調(diào)節(jié)閥，2個測溫儀。
據(jù)上面的分析，我們采用的主要器件如下：
鏈接器：6ES7 157-0AA81-0XA0 1個；
耦合器：6ES7 157-0AC80 0XA0 1個；
電纜：6XV1 830-5FH10；
三通：6GK1 905-0AA00 7個；
終端電阻：6GK1 905-0AE00 2個；
在這7個現(xiàn)場儀表中，考慮到香料煙回潮筒的調(diào)解閥離其它6個現(xiàn)場儀表比較遠(yuǎn)，為了節(jié)約電纜，其安裝接線圖如下：
四、控制系統(tǒng)完成的功能
在STEP 7中，我們將硬件組態(tài)好以后，可以利用梯形圖或者語句表來進(jìn)行編程?？梢愿鶕?jù)不同的需要，對現(xiàn)場儀表選擇不同的輸入輸出的長度，具體的參見現(xiàn)場儀表的說明書。
由于在該系統(tǒng)中，現(xiàn)場儀表的輸入和輸出都超過了4個字節(jié)，因此必須采用SFC14和SFC15來進(jìn)行讀和寫。
對于調(diào)節(jié)閥，我們可以對其進(jìn)行設(shè)定其輸出，同時可以讀取現(xiàn)場儀表的狀態(tài)并顯示在操作屏中。不同的狀態(tài)用不同的顏色表示。維修人員可以根據(jù)不同的顏色來判斷當(dāng)前的調(diào)節(jié)閥是否有問題，是哪一方面的問題。這樣便于解決出現(xiàn)的問題。
對于測溫儀，我們可以對可以讀取現(xiàn)場儀表的溫度值和狀態(tài)并顯示在操作屏中。不同的狀態(tài)用不同的顏色表示。維修人員可以根據(jù)不同的顏色來判斷當(dāng)前的測溫儀是否有問題，是哪一方面的問題。這樣便于解決出現(xiàn)的問題。
五、應(yīng)用情況
由于我公司是第一次使用PROFIBUS-PA總線，剛開始還有一些信心不足。在安裝調(diào)試過程當(dāng)中，進(jìn)行的相當(dāng)順利，安裝簡單，編程容易，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定可靠。由于安裝現(xiàn)場有蒸汽管道，一開始我們擔(dān)心時間長了會出現(xiàn)問題。但是自2003年10月制絲線開始正式生產(chǎn)以后，PROFIBUS-PA運(yùn)行良好，沒有出現(xiàn)任何問題，受到了用戶的一致好評?？梢哉f，PROFIBUS-PA在該項目中是成功的。以后我公司還會繼續(xù)在別的項目中進(jìn)行推廣。
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