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技術(shù)頻道

S7-400可編程序控制器和PROFIBUS-DP工業(yè)現(xiàn)場總線在ZJ17高速卷煙機上的應(yīng)用

常德煙草機械有限責(zé)任公司是國家大二型機械制造企業(yè),隸
屬于中國煙草機械集團,是煙草系統(tǒng)四家煙機制造企業(yè)之 一。公司的主要產(chǎn)品有ZJ17高速卷接機組,YF12-YB17、 YF13煙支輸送系統(tǒng),嘴棒成型機,YF171嘴棒儲存輸送系統(tǒng)等。
ZJ17型高速卷接機組是該公司的主導(dǎo)產(chǎn)品,該機組是引進
德國豪尼公司技術(shù)生產(chǎn)的,生產(chǎn)速度為7000支/分,具有煙 支質(zhì)量穩(wěn)定,開機率高,節(jié)省原輔材料等特點,因而在國產(chǎn) 煙機市場其占有率達到80%以上。但該型號機組控制系統(tǒng) 系80年代產(chǎn)品,采用專用電子板加繼電器組的控制方式, 電子板常常出故障,備件采購又較為困難??紤]到這一情 況,該公司決定將其控制系統(tǒng)改為用PLC來控制。
系統(tǒng)介紹
ZJ17型卷接機組由供絲、卷煙、接嘴三部分構(gòu)成。其中供
絲部分取用煙廠供絲系統(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,形成雙倍長度 的無嘴煙支交付給接嘴部分,此部分要求完成對卷煙紙的 處理,包括換盤紙、接紙、紙帶張力調(diào)整、煙支商標印 刷、印刷位置調(diào)整、卷煙紙上膠、膠水烘干。同時因為主 驅(qū)動電機在這一部分,對主驅(qū)動的控制也是在此完成的。接 嘴部分切開雙倍長度的無嘴煙支,將嘴棒通過水松紙粘接
在煙支上,剔除不合格煙支,將成品煙支送給下游機器。
從機組工作的特點來看,控制系統(tǒng)應(yīng)該能滿足如下要求:
·I/O點容量大,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)煙廠的生產(chǎn)環(huán)境 根據(jù)以上特點,我們擬用S7-400組建一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),
在機組三部分分別放置 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)計算機構(gòu)建人機接口界面。
硬件的特點包括:CPU414-2DP具有存儲量大、運行速
度快、強抗干擾能力和高可靠性等特性;ET200M子站通 用性強、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保護級別的塑料前面板,抗干擾、抗震動能力強,
可靠性高。
采用PC670運行人機界面程序,它通過MPI網(wǎng)絡(luò)與主CPU 連接,人機界面程序可以修改系統(tǒng)運行參數(shù)、讀取系統(tǒng) 運行故障信息、統(tǒng)計設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)功能
·啟動順序控制:為了盡量減少原輔材料的浪費,并考慮 到機器啟動時可能有不同的速度,程序沒有以時間為條 件進行順序投入,而通過對機器脈沖的統(tǒng)計來實現(xiàn)
·停機控制:同樣原因,除開有要求立即停機外,停機控
制時需要將各種原輔材料按一定的次序撤出,盡量將合 格成品送達下游機器,因此同樣采用了計數(shù)機器脈沖的方法
·故障處理:機器運行時會產(chǎn)生一些報警或故障信息,系
統(tǒng)對絕大部分的運行故障和報警都能進行處理
·供絲控制:程序處理當(dāng)前煙絲料位情況,以決定是否打
開進料氣閘,并在多次打開氣閘而沒有煙絲時給出報警
·料位控制:是對中間儲料箱中煙絲料位的控制。這里用
到一個PID的調(diào)節(jié),系統(tǒng)通過一組指示料位的光電開關(guān) 判斷當(dāng)前料位,機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
·機器脈沖的處理:系統(tǒng)必須對許多脈沖進行處理,用來
計算機器速度、移位步距參考、產(chǎn)量計數(shù)等,這一部分 的工作由FM352-5來完成
小結(jié)及體會
自2001年5月開始,采用上述系統(tǒng)的設(shè)備開始投放市場,現(xiàn) 已裝備在北京卷煙廠、呼和浩特卷煙廠、常德卷煙廠、廣 二卷煙廠、天津卷煙廠、石家莊卷煙廠、武漢卷煙廠、廈 門卷煙廠等卷煙廠共計近30臺套。用戶反映良好。
電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的發(fā)展是相當(dāng)快的,特別是PLC和現(xiàn)場總線技術(shù),有相當(dāng)多的早期設(shè)備,其控制系統(tǒng)在現(xiàn) 在看來已經(jīng)很落伍了,對它們進行升級改造是很有必要 的。對于煙草行業(yè)來說,SIEMENS具有傳統(tǒng)品牌優(yōu)勢,用 戶容易接受采用 SIEMENS 控制產(chǎn)品的設(shè)備 ; 同時 , SIEMENS 產(chǎn)品涵蓋面較廣 , 系統(tǒng)集成容易;另外 , SIEMENS適時推出適合煙機應(yīng)用的自動化控制產(chǎn)品(如 FM352-5在前述系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用),這對我們進行 控制系統(tǒng)設(shè)計是很有好處的。
本文摘自《西門子自動化專家會議論文集》,作者:李英華

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