基于INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線PLC技術(shù)的意大利GDX2卷煙包

1 引言
由于GDX2機(jī)投入生產(chǎn)已經(jīng)十多年，接近其使用壽命，因此也進(jìn)入了故障多發(fā)期，如何及時(shí)迅速的查找故障及進(jìn)行零配件的備件工作，影響到整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效益，成為技術(shù)人員面臨的一大問(wèn)題。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，部分機(jī)器的控制電路基本由繼電器、接觸器、分立元件的邏輯線路卡板等組成，電路復(fù)雜，故障檢測(cè)比較麻煩，并且很多專(zhuān)用邏輯卡板在國(guó)內(nèi)不宜買(mǎi)到，需要直接向意大利GD公司定購(gòu)，前幾年GD公司就已經(jīng)通知煙廠不再提供老式電控系統(tǒng)備件，而且邏輯控制的機(jī)器不能進(jìn)行數(shù)采聯(lián)網(wǎng)，不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)管理的需要。因此，早期GD包裝機(jī)電控改造成為方向。隨著技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器(PLC)在分布式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，技術(shù)也趨于成熟，非常適合于卷煙工業(yè)。
工業(yè)控制從早期的就地控制、集中控制，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的集散控制(DCS)，在過(guò)去的20年中，過(guò)程工業(yè)對(duì)DCS系統(tǒng)及相關(guān)的儀表裝置進(jìn)行了大量的投入，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果得到了用戶的肯定。4-20mA信號(hào)是DCS系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相互連接的最本質(zhì)特點(diǎn)，這是控制系統(tǒng)和儀表裝置發(fā)展的一大進(jìn)步。然而現(xiàn)在，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。人們意識(shí)到傳統(tǒng)的模擬信號(hào)只能提供原始的測(cè)量和控制信息，而智能變送器在4-20mA信號(hào)之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對(duì)整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　現(xiàn)場(chǎng)總線在智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)之間提供了一個(gè)全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點(diǎn)的通信鏈接。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場(chǎng)控制的功能更加強(qiáng)大。這一改進(jìn)帶來(lái)了過(guò)程控制系統(tǒng)的開(kāi)放性，使系統(tǒng)成為具有測(cè)量、控制、執(zhí)行和過(guò)程診斷的綜合能力的控制網(wǎng)絡(luò)。
在2000年1月宣布的IEC61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，將八種總線(FF的H1、FF-HSE、PROFIBUS、INTERBUS、P-NET、WorldFIP、ControlNet、SwiftNet)均列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，由于INTERBUS總線具有龐大的成員機(jī)構(gòu)和良好的開(kāi)放性，傳輸效率較高，并具有良好的故障診斷功能，因此決定選用此種總線作為現(xiàn)場(chǎng)總線。總線性能選型參見(jiàn)附表:

附表 總線性表選型表

2 技改方案的實(shí)施
近期GD公司向國(guó)內(nèi)相關(guān)煙廠推介早期GD包裝機(jī)電控改造的方案，但改造工期較長(zhǎng)，價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)也有系統(tǒng)集成商可以承擔(dān)PLC電控改造工作，工期較短，價(jià)格低，這些公司PLC技術(shù)理論沒(méi)有問(wèn)題，但因?yàn)樗麄儗?duì)設(shè)備原理和工藝流程不夠熟悉，改造后不一定達(dá)到最佳效果。針對(duì)該問(wèn)題，由設(shè)備科和車(chē)間熟悉GD機(jī)的電氣專(zhuān)業(yè)人員組成研討小組，從成本、資金、技術(shù)力量、工程經(jīng)驗(yàn)等多個(gè)角度進(jìn)行綜合考證，最后選擇南京大樹(shù)智能科技公司來(lái)承擔(dān)該項(xiàng)技改任務(wù)。
根據(jù)技改的目標(biāo)和實(shí)際情況，決定對(duì)某些實(shí)時(shí)性要求高、響應(yīng)快的傳感單元采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而大多數(shù)響應(yīng)信號(hào)采用基于INTERBUS總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。關(guān)于這兩種結(jié)構(gòu)的控制網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)如圖1和圖2所示，改造后的PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種采用混合結(jié)構(gòu)改造的工控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了兩者的優(yōu)劣互補(bǔ)，高效的滿足了實(shí)際生產(chǎn)的要求，為生產(chǎn)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化奠定了基礎(chǔ)。

圖1 PLC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

圖2 基于INTERBUS總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)