現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus和以太網(wǎng)技術(shù)在煙草制絲線控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3設(shè)備控制層
硬件組成：包括PLC控制柜組、現(xiàn)場(chǎng)分布I/O箱、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
軟件平臺(tái)：STEP7V5.3編程軟件和WinCCFlexible組態(tài)軟件。
信息交換網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場(chǎng)總線ProfiBus—DP、光纖環(huán)行工業(yè)以太網(wǎng)。
功能：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線開關(guān)量、模擬量控制操作，設(shè)備運(yùn)行狀況和生產(chǎn)線工藝數(shù)據(jù)采集、顯示，參數(shù)設(shè)置、設(shè)備故障顯示等。

4控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能和特點(diǎn)
（1）管理功能監(jiān)控機(jī)有系統(tǒng)管理、安全權(quán)限管理、配方管理、工藝參數(shù)管理等功能。操作人員或系統(tǒng)管理人員進(jìn)入iFIX實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)必須先登錄，通過不同用戶身份的安全級(jí)別進(jìn)行權(quán)限控制，從而保證系統(tǒng)的安全、正常操作，防止越權(quán)操作。
（2）批次任務(wù)、工藝參數(shù)管理功能由于煙絲不同配方對(duì)工藝參數(shù)有著不同的要求，所以可在監(jiān)控機(jī)本地修改配方參數(shù)和工藝參數(shù)。
（3）全線集中監(jiān)控功能監(jiān)控機(jī)圖形界面完全按照生產(chǎn)線工藝流程布置，具有生產(chǎn)線設(shè)備關(guān)鍵單機(jī)、分片或全局工藝流程運(yùn)行狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示；重要參數(shù)的設(shè)定值、實(shí)際值實(shí)時(shí)顯示，以便分析和追蹤產(chǎn)品的質(zhì)量；在任一臺(tái)監(jiān)控機(jī)上可對(duì)制絲線上所有工藝段進(jìn)行控制操作，這種一對(duì)多的模式，使操作更靈活、方便。
（4）生產(chǎn)控制功能、PID功能手動(dòng)、自動(dòng)控制方式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線各工藝段設(shè)備的單個(gè)運(yùn)行和生產(chǎn)運(yùn)行控制，提供儲(chǔ)柜進(jìn)/出料選擇、加料（香）罐選擇，單機(jī)設(shè)備控制（主要單機(jī)設(shè)備控制如煙片回潮機(jī)、加料機(jī)、烘絲機(jī)等需單獨(dú)預(yù)熱的起動(dòng)、停止）；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中各主要工藝參數(shù)的精確控制。
對(duì)需要調(diào)節(jié)的潤(rùn)葉筒溫度、增溫增濕機(jī)壓力、加香流量等均進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，并且回路參數(shù)可實(shí)時(shí)修正。增溫增濕機(jī)壓力控制系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。

　　其中，摻配加香控制精度是用戶日常的考核指標(biāo)，直接關(guān)系到成品煙絲的質(zhì)量。根據(jù)實(shí)際的葉絲流量，與配方參數(shù)里設(shè)定摻配的輔料比例，分別控制梗絲、薄片、膨絲等電子秤的流量，再根據(jù)所有煙絲的實(shí)時(shí)流量之和及配方參數(shù)里預(yù)定的香料配比量，計(jì)算出設(shè)定加香流量，經(jīng)PID回路運(yùn)算后，控制加香泵變頻器的速度來(lái)調(diào)節(jié)加香量，達(dá)到要求的香料配比量。由于電子秤及加香流量計(jì)上Profibus—DP網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)字信息交換，相比改造前的模擬量輸入、模擬量輸出模式，采集信息更準(zhǔn)確，控制精度有明顯提高?，F(xiàn)以一班五批次計(jì)算，加香比例控制精度小于0.4％，高于用戶的要求。
圖4為放大的加香流量實(shí)時(shí)控制趨勢(shì)。

（5）生產(chǎn)報(bào)表、統(tǒng)計(jì)功能每一批任務(wù)完成自動(dòng)形成生產(chǎn)報(bào)表，包括任務(wù)批次號(hào)、使用的配方參數(shù)、開始和結(jié)束時(shí)間，重要工藝指標(biāo)的最大、最小、平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)。便于評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量。
對(duì)于過程中的累計(jì)量，如加香總量、葉絲、膨絲等摻配總量既有每個(gè)批次結(jié)束自動(dòng)清零，也有“復(fù)位總量”功能鍵隨時(shí)清零（便于調(diào)試時(shí)使用）。最明顯的是，由于全線九臺(tái)電子秤通過EM277上Profibus—DP網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)清零，不像改造前每批任務(wù)結(jié)束需要操作工在電子秤控制柜本地復(fù)位總量，尤其當(dāng)同牌號(hào)換批時(shí)，容易造成累計(jì)量不準(zhǔn)確。新控制系統(tǒng)的使用既減輕了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，又達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量的目的。
（6）在線診斷和報(bào)警功能系統(tǒng)具有分段起動(dòng)允許條件查詢功能、單機(jī)設(shè)備輔助功能起動(dòng)允許條件查詢功能，控制網(wǎng)絡(luò)和總線故障診斷。
各工藝段均有完善的故障報(bào)警功能，可對(duì)報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)和復(fù)位，并通過不同顏色區(qū)分報(bào)警的狀態(tài)，是已正常，還是仍故障。
（7）遠(yuǎn)程復(fù)位電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器功能各工藝段在監(jiān)控機(jī)畫面上都有“復(fù)位饋電器”功能鍵，當(dāng)有電動(dòng)機(jī)過載，可進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位；由于使用控制和檢測(cè)診斷功能更加豐富的高性能電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)的判斷通過檢測(cè)是否有連續(xù)的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是僅僅檢測(cè)接觸器是否吸合，使判斷結(jié)果更為可靠；可以在線監(jiān)視電動(dòng)機(jī)電流，便于了解電動(dòng)機(jī)狀況。
（8）上位機(jī)與PLC時(shí)間同步功能由于有任務(wù)管理，每批任務(wù)完成都有生產(chǎn)報(bào)告，而且制絲線工藝段較多，每一段由一個(gè)PLC控制，所以上位機(jī)與幾個(gè)PLC之間就需要時(shí)間同步。
考慮到煙廠生產(chǎn)特點(diǎn)，采用功能鍵形式實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步：在上位機(jī)作一功能鍵用于PLC時(shí)間同步，同時(shí)上位機(jī)將本機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間送入PLC的時(shí)間接收地址（年、月、日、時(shí)、分、秒，年份只取后兩位）。PLC判斷時(shí)間同步位狀態(tài)為1，則進(jìn)行時(shí)間格式轉(zhuǎn)換，并調(diào)用SFC0設(shè)置PLC系統(tǒng)時(shí)鐘一次，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)時(shí)間同步。
（9）基于Web管理（WBM），遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)交換機(jī)通信狀態(tài)，包括各個(gè)端口的通信情況。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，升級(jí)改造后的上海高楊國(guó)際煙草有限公司制絲線控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)硬件