现场总线Profibus和以太网技术在烟草制丝线控制系统的应用_1.docx

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1、现场总线Profibus和以太网技术在烟草制丝线控制系统的应用现场总线Profibus和以太网技术在烟草制丝线控制系统的应用的制丝线，是20世纪90年代初从德国引进，全线五套可编程控制器采用的是Siemens公司的S5135U系列产品，各PLC配有一台段监控机，段监控机的CP528处理器与PLC通讯，只能一对一的操纵。在控制系统改造中，以烟草行业要求的准确配方、均匀掺兑、准确配料和质量稳定，进步信息化程度为目的，从设计的可靠性、先进性、开放性、可扩展性、网络化出发，采用现场总线技术分布式控制和以太网相结合，完成制丝线控制系统改造的设计、施行。制丝线控制系统概述在上海高杨国际烟草有限公司制丝线控

2、制系统改造工程中按照分散控制、集中治理、数据分享的原那么，采用了信息层、控制层和设备层传感/执行层三级网络构造，实现消费线控制和治理的管控一体化系统。根据用户要求将系统中的S5PLC晋级为S7400PLC，使用现场总线控制方案，选用ET200S分布式I/O，ET200S构造紧凑，模块无间隙安装，扩展和更换方便、直接，可以热插拔。7.5kW以下除变频器、软起动器控制以外的电动机均采用DSlex型高性能电动机起动器控制。将变频器、电动机起动单元、现场I/O水分仪、流量计、电子秤联入ProfibusDP网，通过网络传递数据信息，实现数据收集、参数设定等数字信息交换及经过控制。同时各PLC配以CP44

3、31以太网通讯模块，连接到带光纤口的SiemensOSMITP62工业以太网交换机，挂入光纤环网，各PLC系统之间以及PLC与监控机之间通过抗电磁干扰才能强的100M光纤环网连接。监控机的监控软件选用Intellution公司的iFIX3.5。同时为了方便现场巡检人员的巡视检查，在叶片处理段、梗处理段、叶丝处理段放置四台15in现场监控站MP370。由于选用的OSM集成基于Web治理WBM，可通过IE阅读器观察网络上各个交换机的状态，根据登录权限还可对之进展相应操纵。这样便于远程监控控制系统通讯状态。根据工艺要求，电控系统改造全线划分为五个工艺段、五组PLC：叶片处理段ZS1、叶丝处理段ZS3

4、、烟梗处理段ZS5、梗丝处理段ZS6、风力喂丝段ZS4。制丝线控制系统从上到下分为数据治理层、集中监控层、设备控制层，网络构造如图2所示。1数据信息治理层硬件组成：由上位治理计算机、打印机、交换机等组成。软件平台：微软SQLServer2000数据库、VisualBasic开发软件和iFIXiClient。信息交换网络：TCP/IP以太网。功能：实现消费任务的调度下发；现场消费情况的监测；报表的统计、保存、查询、打印；储柜储存物料的信息查询；PLC控制柜的状态监测；关键工艺参数的历史变化趋势图等。本层向上与厂治理系统如SPC系统进展数据通讯，向厂指导和各职能部门发布消费数据，为厂里的决策提供根

5、据；向下通过控制网络与控制执行层和设备层进展数据通讯，对车间消费线进展监控，以实现集中监控和治理。2集中监控层硬件组成：采用分布式、客户端/效劳器构造，由两台冗余的iFIXSCADA效劳器，一台iFIXSCADA的本地iClient客户端，构成集中监控系统。分别对制丝叶线、梗线监控。软件平台：iFIXSCADA/iClient监控组态软件。信息交换网络：光纤环行工业以太网、TCP/IP以太网。功能：接收消费治理上位治理机发出的任务批次与配方参数，发送至设备控制层各相应消费段的PLC，集中指挥控制消费线的运行，同时将消费线设备的运行情况、实时工艺、批次统计数据上传消费治理上位治理机。3设备控制层

6、硬件组成：包括PLC控制柜组、现场分布I/O箱、现场监控站、现场执行机构和传感器检测机构。软件平台：STEP7V5.3编程软件和WinCCFlexible组态软件。信息交换网络：现场总线ProfiBusDP、光纤环行工业以太网。功能：实现消费线开关量、模拟量控制操纵，设备运行状况和消费线工艺数据收集、显示，参数设置、设备故障显示等。4控制系统实现的主要功能和特点1治理功能监控机有系统治理、平安权限治理、配方治理、工艺参数治理等功能。操纵人员或者系统治理人员进入iFIX实时监控系统必须先登录，通过不同用户身份的平安级别进展权限控制，进而保证系统的平安、正常操纵，防止越权操纵。2批次任务、工艺参数

7、治理功能由于烟丝不同配方对工艺参数有着不同的要求，所以可在监控机本地修改配方参数和工艺参数。3全线集中监控功能监控机图形界面完全按照消费线工艺流程布置，具有消费线设备关键单机、分片或者全局工艺流程运行状态显示、工艺参数和设备参数的实时显示；重要参数的设定值、实际值实时显示，以便分析和追踪产品的质量；在任一台监控机上可对制丝线上所有工艺段进展控制操纵，这种一对多的形式，使操纵更灵敏、方便。4消费控制功能、PID功能手动、自动控制方式转换，实现消费线各工艺段设备的单个运行和消费运行控制，提供储柜进/出料选择、加料香罐选择，单机设备控制主要单机设备控制如烟片回潮机、加料机、烘丝机等需单独预热的起动、

8、停顿；实现消费经过中各主要工艺参数的准确控制。对需要调节的润叶筒温度、增温增湿机压力、加香流量等均进展PID调节，并且回路参数可实时修正。增温增湿机压力控制系统原理框图如图3所示。其中，掺配加香控制精度是用户日常的考核指标，直接关系到成品烟丝的质量。根据实际的叶丝流量，与配方参数里设定掺配的辅料比例，分别控制梗丝、薄片、膨丝等电子秤的流量，再根据所有烟丝的实时流量之和及配方参数里预定的香料配比量，计算出设定加香流量，经PID回路运算后，控制加香泵变频器的速度来调节加香量，到达要求的香料配比量。由于电子秤及加香流量计上ProfibusDP网，进展数字信息交换，相比改造前的模拟量输入、模拟量输出形

9、式，收集信息更准确，控制精度有明显进步。现以一班五批次计算，加香比例控制精度小于0.4，高于用户的要求。图4为放大的加香流量实时控制趋势。5消费报表、统计功能每一批任务完成自动形成消费报表，包括任务批次号、使用的配方参数、开场和完毕时间，重要工艺指标的最大、最小、平均值及标准偏向等统计参数。便于评价产品质量。对于经过中的累计量，如加香总量、叶丝、膨丝等掺配总量既有每个批次完毕自动清零，也有复位总量功能键随时清零便于调试时使用。最明显的是，由于全线九台电子秤通过EM277上ProfibusDP网，实现了远程自动清零，不像改造前每批任务完毕需要操纵工在电子秤控制柜本地复位总量，尤其当同牌号换批时，

10、轻易造成累计量不准确。新控制系统的使用既减轻了操纵工的劳动强度，又到达准确计量的目的。6在线诊断和报警功能系统具有分段起动允许条件查询功能、单机设备辅助功能起动允许条件查询功能，控制网络和总线故障诊断。各工艺段均有完善的故障报警功能，可对报警进展确认和复位，并通过不同颜色区分报警的状态，是已正常，还是仍故障。7远程复位电动机起动器功能各工艺段在监控机画面上都有复位馈电器功能键，当有电动机过载，可进展远程复位；由于使用控制和检测诊断功能更加丰富的高性能电动机起动器，电动机运行信号的判定通过检测是否有连续的电流来实现，而不是仅仅检测接触器是否吸合，使判定结果更为可靠；可以在线监视电动机电流，便于理

11、解电动机状况。8上位机与PLC时间同步功能由于有任务治理，每批任务完成都有消费报告，而且制丝线工艺段较多，每一段由一个PLC控制，所以上位机与几个PLC之间就需要时间同步。考虑到烟厂消费特点，采用功能键形式实现时间同步：在上位机作一功能键用于PLC时间同步，同时上位机将本机的系统时间送入PLC的时间接收地址年、月、日、时、分、秒，年份只取后两位。PLC判定时间同步位状态为1，那么进展时间格式转换，并调用SFC0设置PLC系统时钟一次，实现与上位机时间同步。9基于Web治理WBM，远程监控网络上各个交换机通讯状态，包括各个端口的通讯情况。完毕语综上所述，晋级改造后的上海高杨国际烟草有限公司制丝线控制系统在网络硬件转自：电气应用