西門(mén)子 S7-400 PLC和PROFIBUS-DP在ZJ1
常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司是國(guó)家大二型機(jī)械制造企業(yè)，隸屬于中國(guó)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(chǔ)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(guó)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(kāi)機(jī)率高，節(jié)省原輔材料等特點(diǎn)，因而在國(guó)產(chǎn) 煙機(jī)市場(chǎng)其占有率達(dá)到80%以上。但該型號(hào)機(jī)組控制系統(tǒng) 系80年代產(chǎn)品，采用專(zhuān)用電子板加繼電器組的控制方式， 電子板常常出故障，備件采購(gòu)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(lái)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(chǎng)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(zhǎng)度 的無(wú)嘴煙支交付給接嘴部分，此部分要求完成對(duì)卷煙紙的 處理，包括換盤(pán)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(shí)因?yàn)橹?驅(qū)動(dòng)電機(jī)在這一部分，對(duì)主驅(qū)動(dòng)的控制也是在此完成的。接 嘴部分切開(kāi)雙倍長(zhǎng)度的無(wú)嘴煙支，將嘴棒通過(guò)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(lái)看，控制系統(tǒng)應(yīng)該能滿(mǎn)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(chǎng)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(gè)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。
硬件的特點(diǎn)包括：CPU414-2DP具有存儲(chǔ)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(jí)別的塑料前面板，抗干擾、抗震動(dòng)能力強(qiáng),可靠性高。
采用PC670運(yùn)行人機(jī)界面程序，它通過(guò)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(dòng)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(dòng)時(shí)可能有不同的速度，程序沒(méi)有以時(shí)間為條 件進(jìn)行順序投入，而通過(guò)對(duì)機(jī)器脈沖的統(tǒng)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)
·停機(jī)控制：同樣原因，除開(kāi)有要求立即停機(jī)外，停機(jī)控
制時(shí)需要將各種原輔材料按一定的次序撤出，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(shí)會(huì)產(chǎn)生一些報(bào)警或故障信息，系
統(tǒng)對(duì)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(kāi)進(jìn)料氣閘，并在多次打開(kāi)氣閘而沒(méi)有煙絲時(shí)給出報(bào)警
·料位控制：是對(duì)中間儲(chǔ)料箱中煙絲料位的控制。這里用
到一個(gè)PID的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)通過(guò)一組指示料位的光電開(kāi)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(duì)許多脈沖進(jìn)行處理，用來(lái)
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(lái)完成
小結(jié)及體會(huì)
自2001年5月開(kāi)始，采用上述系統(tǒng)的設(shè)備開(kāi)始投放市場(chǎng)，現(xiàn) 已裝備在北京卷煙廠(chǎng)、呼和浩特卷煙廠(chǎng)、常德卷煙廠(chǎng)、廣 二卷煙廠(chǎng)、天津卷煙廠(chǎng)、石家莊卷煙廠(chǎng)、武漢卷煙廠(chǎng)、廈 門(mén)卷煙廠(chǎng)等卷煙廠(chǎng)共計(jì)近30臺(tái)套。用戶(hù)反映良好。
電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展是相當(dāng)快的，特別是PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(lái)已經(jīng)很落伍了，對(duì)它們進(jìn)行升級(jí)改造是很有必要 的。對(duì)于煙草行業(yè)來(lái)說(shuō)，SIEMENS具有傳統(tǒng)品牌優(yōu)勢(shì)，用 戶(hù)容易接受采用 SIEMENS 控制產(chǎn)品的設(shè)備 ; 同時(shí) , SIEMENS 產(chǎn)品涵蓋面較廣 , 系統(tǒng)集成容易；另外 , SIEMENS適時(shí)推出適合煙機(jī)應(yīng)用的自動(dòng)化控制產(chǎn)品(如 FM352-5在前述系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用)，這對(duì)我們進(jìn)行 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是很有好處的。
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(guó)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(kāi)機(jī)率高，節(jié)省原輔材料等特點(diǎn)，因而在國(guó)產(chǎn) 煙機(jī)市場(chǎng)其占有率達(dá)到80%以上。但該型號(hào)機(jī)組控制系統(tǒng) 系80年代產(chǎn)品，采用專(zhuān)用電子板加繼電器組的控制方式， 電子板常常出故障，備件采購(gòu)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(lái)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(chǎng)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(zhǎng)度 的無(wú)嘴煙支交付給接嘴部分，此部分要求完成對(duì)卷煙紙的 處理，包括換盤(pán)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(shí)因?yàn)橹?驅(qū)動(dòng)電機(jī)在這一部分，對(duì)主驅(qū)動(dòng)的控制也是在此完成的。接 嘴部分切開(kāi)雙倍長(zhǎng)度的無(wú)嘴煙支，將嘴棒通過(guò)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(lái)看，控制系統(tǒng)應(yīng)該能滿(mǎn)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(chǎng)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(gè)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。
硬件的特點(diǎn)包括：CPU414-2DP具有存儲(chǔ)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(jí)別的塑料前面板，抗干擾、抗震動(dòng)能力強(qiáng),可靠性高。
采用PC670運(yùn)行人機(jī)界面程序，它通過(guò)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(dòng)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(dòng)時(shí)可能有不同的速度，程序沒(méi)有以時(shí)間為條 件進(jìn)行順序投入，而通過(guò)對(duì)機(jī)器脈沖的統(tǒng)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)
·停機(jī)控制：同樣原因，除開(kāi)有要求立即停機(jī)外，停機(jī)控
制時(shí)需要將各種原輔材料按一定的次序撤出，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(shí)會(huì)產(chǎn)生一些報(bào)警或故障信息，系
統(tǒng)對(duì)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(kāi)進(jìn)料氣閘，并在多次打開(kāi)氣閘而沒(méi)有煙絲時(shí)給出報(bào)警
·料位控制：是對(duì)中間儲(chǔ)料箱中煙絲料位的控制。這里用
到一個(gè)PID的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)通過(guò)一組指示料位的光電開(kāi)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(duì)許多脈沖進(jìn)行處理，用來(lái)
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(lái)完成
小結(jié)及體會(huì)
自2001年5月開(kāi)始，采用上述系統(tǒng)的設(shè)備開(kāi)始投放市場(chǎng)，現(xiàn) 已裝備在北京卷煙廠(chǎng)、呼和浩特卷煙廠(chǎng)、常德卷煙廠(chǎng)、廣 二卷煙廠(chǎng)、天津卷煙廠(chǎng)、石家莊卷煙廠(chǎng)、武漢卷煙廠(chǎng)、廈 門(mén)卷煙廠(chǎng)等卷煙廠(chǎng)共計(jì)近30臺(tái)套。用戶(hù)反映良好。
電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展是相當(dāng)快的，特別是PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(lái)已經(jīng)很落伍了，對(duì)它們進(jìn)行升級(jí)改造是很有必要 的。對(duì)于煙草行業(yè)來(lái)說(shuō)，SIEMENS具有傳統(tǒng)品牌優(yōu)勢(shì)，用 戶(hù)容易接受采用 SIEMENS 控制產(chǎn)品的設(shè)備 ; 同時(shí) , SIEMENS 產(chǎn)品涵蓋面較廣 , 系統(tǒng)集成容易；另外 , SIEMENS適時(shí)推出適合煙機(jī)應(yīng)用的自動(dòng)化控制產(chǎn)品(如 FM352-5在前述系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用)，這對(duì)我們進(jìn)行 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是很有好處的。
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