Tools

西门子中国西门子中国

Site ExplorerSite Explorer
Close site explorer

S7-400可编程序控制器和PROFIBUS-DP工业现场总线在ZJ17高速卷烟机上的应用

常德烟草机械有限责任公司是国家大二型机械制造企业,隶属于中国烟草机械集团,是烟草系统四家烟机制造企业之 一。公司的主要产品有ZJ17高速卷接机组,YF12-YB17、 YF13烟支输送系统,嘴棒成型机,YF171嘴棒储存输送系统等。

ZJ17型高速卷接机组是该公司的主导产品,该机组是引进德国豪尼公司技术生产的,生产速度为7000支/分,具有烟 支质量稳定,开机率高,节省原辅材料等特点,因而在国产 烟机市场其占有率达到80%以上。但该型号机组控制系统 系80年代产品,采用专用电子板加继电器组的控制方式, 电子板常常出故障,备件采购又较为困难。考虑到这一情 况,该公司决定将其控制系统改为用PLC来控制。

系统介绍

ZJ17型卷接机组由供丝、卷烟、接嘴三部分构成。其中供丝部分取用烟厂供丝系统(或用其它方法加料)的烟丝,经由 落料、匀丝、提升、摊铺、负压抽吸,密度控制(烟条削整), 形成密度合适的条状烟丝交付给卷烟部分。卷烟部分将卷 烟纸包卷在烟丝上形成烟条,并予以切断,形成双倍长度 的无嘴烟支交付给接嘴部分,此部分要求完成对卷烟纸的 处理,包括换盘纸、接纸、纸带张力调整、烟支商标印 刷、印刷位置调整、卷烟纸上胶、胶水烘干。同时因为主 驱动电机在这一部分,对主驱动的控制也是在此完成的。接 嘴部分切开双倍长度的无嘴烟支,将嘴棒通过水松纸粘接在烟支上,剔除不合格烟支,将成品烟支送给下游机器。

从机组工作的特点来看,控制系统应该能满足如下要求:

  • I/O点容量大,最好是分布式系统

  • 能处理快至400Hz的脉冲量

  • 性能稳定,可以适应烟厂的生产环境 根据以上特点,我们拟用S7-400组建一个PROFIBUS网络,在机组三部分分别放置 ET200M 子站处理 I/O ,并用 SIEMENS新推出的高速逻辑处理模块FM352处理高速的 脉冲量,用PC670工业计算机构建人机接口界面。

硬件的特点包括:CPU414-2DP具有存储量大、运行速度快、强抗干扰能力和高可靠性等特性;ET200M子站通 用性强、模块更换方便;功能模块FM352-5工作速度快, 很适用系统处理快速脉冲;PC670具有牢固的、具备IP65保护级别的塑料前面板,抗干扰、抗震动能力强,可靠性高。

采用PC670运行人机界面程序,它通过MPI网络与主CPU 连接,人机界面程序可以修改系统运行参数、读取系统 运行故障信息、统计设备生产数据。

系统功能

  • 启动顺序控制:为了尽量减少原辅材料的浪费,并考虑 到机器启动时可能有不同的速度,程序没有以时间为条 件进行顺序投入,而通过对机器脉冲的统计来实现

  • 停机控制:同样原因,除开有要求立即停机外,停机控制时需要将各种原辅材料按一定的次序撤出,尽量将合 格成品送达下游机器,因此同样采用了计数机器脉冲的方法

  • 故障处理:机器运行时会产生一些报警或故障信息,系统对绝大部分的运行故障和报警都能进行处理

  • 供丝控制:程序处理当前烟丝料位情况,以决定是否打开进料气闸,并在多次打开气闸而没有烟丝时给出报警

  • 料位控制:是对中间储料箱中烟丝料位的控制。这里用到一个PID的调节,系统通过一组指示料位的光电开关 判断当前料位,机器速度代表烟丝消耗量,陡角带提升 速度是控制程序的输出

  • 机器脉冲的处理:系统必须对许多脉冲进行处理,用来计算机器速度、移位步距参考、产量计数等,这一部分 的工作由FM352-5来完成

小结及体会

自2001年5月开始,采用上述系统的设备开始投放市场,现 已装备在北京卷烟厂、呼和浩特卷烟厂、常德卷烟厂、广 二卷烟厂、天津卷烟厂、石家庄卷烟厂、武汉卷烟厂、厦 门卷烟厂等卷烟厂共计近30台套。用户反映良好。

电子技术、自动控制技术的发展是相当快的,特别是PLC和现场总线技术,有相当多的早期设备,其控制系统在现 在看来已经很落伍了,对它们进行升级改造是很有必要 的。对于烟草行业来说,SIEMENS具有传统品牌优势,用 户容易接受采用 SIEMENS 控制产品的设备 ; 同时 , SIEMENS 产品涵盖面较广 , 系统集成容易;另外 , SIEMENS适时推出适合烟机应用的自动化控制产品(如 FM352-5在前述系统中得到了很好的应用),这对我们进行 控制系统设计是很有好处的。

本文摘自《西门子自动化专家会议论文集》,作者:李英华