PLC控制在煙草制絲新工藝中的應(yīng)用

1、PL C 控制在煙草制絲新工藝中的應(yīng)用隋昕北京達(dá)特?zé)煵莩商自O(shè)備技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司 摘要 :傳統(tǒng)煙草制絲線是以品牌配方的模式組織生產(chǎn) , 為適應(yīng)分組加工新工藝在制絲線中的應(yīng)用 , 要求在 品牌配方的基礎(chǔ)上 , 引入模塊的概念 , 因此傳統(tǒng)制絲線的控制程序已不能滿足分組加工工藝的要求 。 討論在 傳統(tǒng)制絲線控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 , 通過對其 PL C 控制系統(tǒng)的優(yōu)化 , , 提高了設(shè)備運(yùn) 行效率和控制精度 。關(guān)鍵詞 :煙草制絲線 PL C 控制系統(tǒng)Application of PLC Control in N ew Primary Processing LineSui XinAbstract :pr

2、imary processing line is working as the model of brand formulation. To adapt the new in the processing line ,on the basis of brand formulation ,the concept of module was introduced. And the control program of the originally processing line can not satisfy the new technology. Based on the originally

3、processing line ,through it s system s optimization ,the new technology was realized. And the running efficiency and control precision is enhanced.K eyw ords :tobacco primary processing line PL C control system1 引言傳統(tǒng)煙草制絲線的工藝流程是先將復(fù)烤廠加 工后的煙葉及煙梗分別進(jìn)行回潮 、 加料 、 切絲 、 烘 絲 , 然后將煙絲按照工藝要求進(jìn)行摻配 、 加香 , 最 終形成卷煙品牌配

4、方成品煙絲 。近年來 , 以降焦減害 、 提高吸煙安全性 、 提高 卷煙產(chǎn)品品質(zhì)等目的 “中式卷煙” 快速興起 , 分組 加工工藝作為實現(xiàn) “中式卷煙” 的一種重要手段 , 正受到越來越多的關(guān)注 。 分組加工工藝是在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上 , 將多條制絲線上的品牌配方分成 若干橫向子模塊或縱向子模塊 , 對子模塊按不 同的工藝進(jìn)行加工 , 再將子模塊組裝成品牌配 方 , 進(jìn)行 摻 配 、 加 香 , 最 終 形 成 品 牌 配 方 成 品 煙絲 。2 工藝流程概述為適應(yīng)分組加工新工藝的要求 , 對原有制絲 線的工藝布局重新規(guī)劃 , 調(diào)整后的制絲線工藝流 程如圖 1所示 。圖 1 調(diào)整后的制絲線工藝流

5、程65 電氣傳動 2007年 第 37卷 第 12期 PL C 控制在煙草制絲新工藝中的應(yīng)用 調(diào)整后的制絲線具有以下生產(chǎn)線路 。1 傳統(tǒng)工藝線路 : 8000kg/h 制絲線 HDT 烘絲機(jī) 摻配加香 成品煙絲 ; 8000kg/h 制絲 線 K L K 烘絲機(jī) 摻配加香 成品煙絲 ; 3000kg/h 制絲線 HDT 烘絲機(jī) 摻配加香 成品煙 絲 ; 3000kg/h 制絲線 K L K 烘絲機(jī) 摻配加香 成品煙絲。2 分組加工工藝線路 : 8000kg/h 制絲線 子 模 塊 HD T 烘 絲 機(jī) 葉 絲 暫 存 柜 ; 8000kg/h 制絲線子模塊 K L K 烘絲機(jī) 葉絲暫存 柜 ;

6、 3000kg/h 制絲線子模塊 HD T 烘絲機(jī) 葉絲暫存柜 ; 3000kg/h 制絲線子模塊 K L K 烘絲機(jī) 葉絲暫存柜 ; 葉絲暫存柜 (模塊組裝成品牌配方 摻配加香 成品煙絲 。3 控制系統(tǒng)的組成及其配置根據(jù)調(diào)整后工藝要求 , 控制系統(tǒng)劃分為 6個工藝段 , 由 6組 PL C 分別控制 :8000kg/h 葉片 處理段 Z1, 葉絲處理段 Z2, HD T 烘絲及摻配處 理段 Z3,3000kg/h 葉片處理段 Z7, K L K 烘絲機(jī) 處理段 Z10和葉絲暫存柜處理段 Z11。其中 Z1, Z2,Z3,Z7為原有控制系統(tǒng) , 根據(jù)分組加工工藝要 求修改其 PL C 及監(jiān)控機(jī)

7、任務(wù)處理程序 ; Z10, Z11為新增控制段 。2, 分為數(shù) 圖 2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3. 1 數(shù)據(jù)管理層數(shù)據(jù)管理層包括一臺管理計算機(jī) 、 交換機(jī)及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī) 。管理計算機(jī) 上安 裝微軟 SQL Server 2000數(shù) 據(jù) 庫 、 Visual Basic 開 發(fā) 軟 件 、 RSView32和 RSSql 軟 件 。 RSSql 是 Rockwell RSBizWare 系列軟件在制造企業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品模塊之一 ; 在控制端 , RSSql 可以連接 RSLinx 和 RSView32; 在數(shù)據(jù)庫端 , RSSql 可以通過 OL E DB 連接 Micro soft SQL Server

8、2000數(shù)據(jù)庫 。本 層是廠級網(wǎng)與控制系統(tǒng)的接口 , 向上與廠管理系 統(tǒng)及 M ES 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 , 向廠領(lǐng)導(dǎo)和各職能部門發(fā)布生產(chǎn)數(shù)據(jù) , 為廠里的決策提供依據(jù) ; 向下對監(jiān)控計算機(jī)下發(fā)生產(chǎn)批次 、 任務(wù)信息 。在管理計算機(jī)上安裝兩塊網(wǎng)卡 , 一塊以太網(wǎng) 卡通過交換機(jī)與廠級網(wǎng) M ES 系統(tǒng)連接 ; 另一塊 西門子 S71613以太網(wǎng)卡通過 OSM 交換機(jī)與 控制系統(tǒng)連接 。 在管理計算機(jī)上還可以進(jìn)行報表 的統(tǒng)計 、 保存 、 查詢 、 打印 , 貯柜儲存物料的信息查 詢等操作 。 3. 2 集中監(jiān)控層 集中監(jiān)控層包括 4臺監(jiān)控計算機(jī) 、 1臺工 程師站和 2臺帶光纖口的西門子 OSM

9、ITP6275 PL C 控制在煙草制絲新工藝中的應(yīng)用 電氣傳動 2007年 第 37卷 第 12期 工業(yè)以 太 網(wǎng) 交 換 機(jī) 。選 用 的 OSM 集 成 基 于 Web 管理功能 , 可通 過 IE 瀏 覽器觀 察網(wǎng) 絡(luò)上各個交換機(jī)的狀態(tài) , 根據(jù)登錄權(quán)限還可對之進(jìn) 行相應(yīng)操作 , 這樣便于遠(yuǎn)程監(jiān)控控制系統(tǒng)通信 狀態(tài) 。每臺監(jiān)控計算機(jī)上安裝西門子 S71613以太網(wǎng)卡及 RSView32組態(tài)軟件 , 通過 OSM 交換 機(jī)與 PL C 及管理計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ; 工程師站 上安裝 RS Logix5000軟件并通過 OSM 交換機(jī) 聯(lián)入光纖環(huán)網(wǎng) , 可以在中央控制室內(nèi)對各控制段 PL

10、C 程序在線查看及修改 。 3. 3 過程控制層過程控制層包括 PL C 控制柜 、 現(xiàn)場操作終端 及其帶光纖口的西門子 OSM ITP62工業(yè)以太網(wǎng) 交換機(jī) , 共計 6套 , 控制 6個工藝段 C 統(tǒng)之間以及 PL C 能力強(qiáng)的 100M PL C Rockwell Con 2t rolLogix 5563CPU , 并 配 有 以 太 網(wǎng) 卡 (1756ENB T 和 DeviceNet 網(wǎng)卡 (1756DNB 。以太網(wǎng)卡用于將控制段 PL C 通過 OSM 聯(lián)入光纖環(huán) 網(wǎng) ,DeviceNet 網(wǎng)卡用于聯(lián)接控制段內(nèi)的現(xiàn)場總 線設(shè)備 , 包括 I/O 子站 、 變頻器 、 皮帶秤 、 水

11、分儀 等設(shè)備 。 現(xiàn)場操作終端安裝在 PL C 控制柜的柜 門上 , 現(xiàn)場操作終端選用 PAN EL V IEW 1000觸 摸屏 , 集成了以太網(wǎng)卡 , 通過 OSM 交換機(jī)與 PL C 數(shù)據(jù)通訊 。 3. 4 設(shè)備控制層包括 I/O 子站 、 變頻器 、 軟啟動器 、 皮帶秤 、 水分儀 、 流量計以及傳感器檢測機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場執(zhí)行 機(jī)構(gòu)等設(shè)備 。 I/O 子 站 的 內(nèi) 部 布 局 如 圖 3所 示 。包 括 Turck BL20接口模塊 (BL20GW DN ET 、 電圖 3 I/O 子站內(nèi)部布局圖源模塊 、 數(shù)字量輸入 DI 、 數(shù)字量輸出 DO 、 模擬量輸入 A I 、 模擬量輸出

12、AO 和 Turck 負(fù)載饋電器 , BL20接口模塊的功能是將子站聯(lián)入 DeviceNet 網(wǎng) ;4kW 以下電機(jī)除采用變頻器外用負(fù)載饋電 器直接啟動 。變頻器 、 水分儀 、 皮帶秤 、 流量計均選用帶有 DeviceNet 網(wǎng)卡的產(chǎn)品 , 作為子站直接聯(lián)入 Devi 2ceNet 網(wǎng) 。4 控制系統(tǒng)功能及其特點4. 1 批次任務(wù)管理功能務(wù) 3種控制選擇模式 , 分別 控制 /遠(yuǎn)程控制 /本地控 制 。正常 生產(chǎn) 時 , 選擇 M ES 控制模式 , 控制系統(tǒng)執(zhí)行由管理計 算機(jī)分解后的 M ES 系 統(tǒng)下發(fā) 的批 次任 務(wù) ; 當(dāng) M ES 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時 , 選擇遠(yuǎn)程控制模式 , 控制

13、系統(tǒng)執(zhí)行在監(jiān)控機(jī)上手工錄入的批次任務(wù) ; 當(dāng)需 要在現(xiàn)場調(diào)試 、 檢修設(shè)備時 , 選擇本地控制模式 , 可以通過現(xiàn)場的啟動 、 停止按鈕對電機(jī)進(jìn)行本地 控制 。 4. 2 集中監(jiān)控功能監(jiān)控計算機(jī)通過圖形化界面對生產(chǎn)線進(jìn)行實 時監(jiān)控 。 控制功能包括生產(chǎn)線的控制模式選擇 , 工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的設(shè)定 , 生產(chǎn)線啟動 、 停止操 作等 。 監(jiān)視功能采用圖形界面 , 并完全按照生產(chǎn) 線工藝流程布置 , 具有生產(chǎn)線設(shè)備單機(jī) 、 分段或全 局工藝流程運(yùn)行狀態(tài)顯示以及工藝參數(shù)和設(shè)備參 數(shù)的實時顯示功能 。監(jiān)控機(jī)上還具有安全權(quán)限管理設(shè)置功能 , 操 作人員或系統(tǒng)管理人員進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)必須先登 錄 , 通過不同

14、用戶身份的安全級別進(jìn)行權(quán)限控制 , 從而保證系統(tǒng)的安全 、 正常運(yùn)行 。 4. 3 生產(chǎn)報表 、 統(tǒng)計功能 每一批任務(wù)完成自動形成生產(chǎn)報表 , 包括任 務(wù)批次號 、 使用的配方參數(shù) 、 開始和結(jié)束時間 , 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) 計參數(shù) , 便于質(zhì)檢部門評價產(chǎn)品質(zhì)量 。 4. 4 設(shè)備控制功能 控制系統(tǒng)具有手動和自動兩種工作方式 , 維 修設(shè)備時 , 采用單機(jī)手動方式 ; 正常生產(chǎn)時 , 采用 自動方式 。 在手動方式下 , 操作員可以在現(xiàn)場通 過本地開關(guān)盒上的按鈕完成電機(jī)的啟停 , 通過現(xiàn)85 電氣傳動 2007年 第 37卷 第 12期 PL C 控制在煙

15、草制絲新工藝中的應(yīng)用 場操作終端畫面上的按鈕實現(xiàn)單個電磁閥的通斷 。 在自動方式下 , 操作員可通過工藝段監(jiān)控計 算機(jī)操作畫 面 上 的 啟 動 /停 止 功 能 鍵 實 現(xiàn) 對 生產(chǎn) 線 的 自 動 控 制 , 最 終 滿 足 工 藝 參 數(shù) 的 要求 。4. 5 電機(jī)保護(hù)和緊急斷電功能控制系統(tǒng)對每臺電機(jī)都提供保護(hù)功能 , 同時 提供緊急斷電功能 , 在各工藝段關(guān)鍵位置設(shè)置明 顯的緊急按鈕 , 以備在緊急情況下能迅速切斷整個工藝段的動力電源和控制電源 。4. 6 回路控制功能對需要調(diào)節(jié)的潤葉筒溫度 、 增溫增濕機(jī)壓力 、 加香流量等進(jìn)行 PID 回路控制 , 回路控制畫面如 圖 4所示 。

16、PID 參數(shù)在監(jiān)控機(jī)上設(shè)置 , 有手動和 自動兩種控制模式 。在手動控制模式時 , 各回路 控制器輸出由操作員直接輸入數(shù)據(jù)調(diào)節(jié) ; 在自動 控制模式時 , 各回路控制器輸出由 PID 軟件自動 調(diào)節(jié) 。圖 4 回路控制畫面4. 7 在線診斷功能控制系統(tǒng)可以在線診斷工藝段或主機(jī)設(shè)備 啟動條件是否滿足 , 并 提示尚 未滿 足的條 件 , 為操作 人員的 操作 提供指 導(dǎo) ?？刂?系統(tǒng) 的運(yùn) 行非常依賴于網(wǎng)絡(luò) , 一 旦出現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò) 故障 , 會導(dǎo) 致工藝段甚至整個生產(chǎn)線停產(chǎn) , 通過網(wǎng)絡(luò)在線 診斷可以對工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線故障顯示 、 定 位 , 為 維 修 人 員 快 速 排 除 網(wǎng) 絡(luò) 故 障

17、 提 供 幫助 。 4. 8 報警功能各工藝段均有完善的故障聲光報警及消除聲 光報警功能 , 可在監(jiān)控機(jī)上對報警進(jìn)行確認(rèn)和復(fù) 位 , 并通過不同顏色區(qū)分報警的狀態(tài) , 是故障已消 失 , 還是仍處于故障狀態(tài) 。 4. 9 變頻控制功能喂料機(jī)上的提升帶及貯柜底帶等需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 的電機(jī)均 采用 變頻器 進(jìn)行 控制 , 并選 裝 Devi 2ceNet 接口網(wǎng)卡 , 使各段變頻器均以現(xiàn)場總線方式與 PL C 通訊 , 實現(xiàn)數(shù)字化信息交換 。5 分組加工工藝的特殊功能采用分組加工工藝時 , 傳統(tǒng)方式中的一個品 牌配方被分成若干子模塊 , 這些子模塊分別經(jīng) K L K 薄板式烘絲機(jī)和 HD T 氣流式烘絲

18、機(jī)加工 ,再進(jìn)到葉絲暫存柜中貯存 , 待整個配方的所有子 模塊加工完畢后 , 才允許出料至摻配 、 加香 , 制成 成品煙絲 。 5. 1 葉片處理采用分組加工工藝時 , 子模塊生產(chǎn)批次最大 投料量為 24000kg , 而貯葉柜的最大貯存能力只 有 8000kg , 因此貯葉柜控制系統(tǒng)增加了不停機(jī) 情況下的自動換柜功能 , 可以保證連續(xù)生產(chǎn) , 提高 了設(shè)備使用效率 。 5. 2 葉絲暫存柜進(jìn)料由于 K L K 薄板式烘絲機(jī)和 HD T 氣流式烘 絲機(jī)可以并行生產(chǎn) , 因此與普通貯柜不同 , 葉絲暫 存柜可以同時接受兩條生產(chǎn)線的進(jìn)料任務(wù) , 葉絲 暫存柜控制系統(tǒng)任務(wù)管理程序在設(shè)計中充分考慮9

19、5 PL C 控制在煙草制絲新工藝中的應(yīng)用 電氣傳動 2007年 第 37卷 第 12期 了這個特點 , 滿足了工藝要求 。在多個模塊先后進(jìn)入多個暫存柜的情況 , 控 制系統(tǒng)首先判斷模塊是否屬于同一個配方 , 如果 不同 , 則不允許進(jìn)料同時提示操作人員 ; 當(dāng)暫存柜 內(nèi)只有一個配方 , 且只有部分子模塊時 , 由于柜內(nèi) 所貯存的煙絲并非一個完整的品牌配方 , 因此控 制系統(tǒng)將貯柜出料設(shè)定為鎖定狀態(tài) , 不允許出料 同時提示操作人員 ; 待該品牌的全部模塊均已進(jìn) 柜完畢 , 將多個模塊組裝成為品牌配方后 , 控制系 統(tǒng)才允許暫存柜出料 。 5. 3 葉絲暫存柜出料多個暫存柜內(nèi)的品牌配方組裝完畢

20、后 , 為保證品牌的均勻一致性 , 要求多個暫存柜同步出料 , 并且出柜的相對誤差小于 ±0. 5%。為保證出柜 精度 , 在暫存柜底帶安裝了軸編碼器 , 測暫存柜底帶運(yùn)行的距離 。暫存柜作為基準(zhǔn)柜 , ; 運(yùn)行時 , , 誤差大于 設(shè)定值時 , 調(diào)節(jié)比較柜的底帶變頻器速度 , 從而保 證暫存柜的出料同步 , 控制原理如圖 5所示 。 經(jīng)圖 5 暫存柜底帶同步控制原理圖實測 , 同步出料時的相對誤差小于 ±0. 5%, 滿足工藝要求 。6 結(jié)束語傳統(tǒng)的制絲線采用的是以品牌配方來組織生 產(chǎn) , 只有單一線路 , HD T 烘絲機(jī)和 KL K 烘絲機(jī) 只能采用二選一的方式工作

21、, 設(shè)備利用效率低 , 無 法滿足分組加工工藝的要求 ; 通過對原有制絲線 設(shè)備及控制程序的改造 , 可以兩條制絲線并行生 產(chǎn) , 同時處理不同的品牌配方或者子模塊 , 提高設(shè) 備利用效率和控制精度 , 。, 運(yùn)行 , 并能滿足分組 , 得到用戶的好評 。參考文獻(xiàn)1 羅克韋爾自動化 . ControlLogix 系統(tǒng)用戶手冊 . 20042 羅克韋爾自動化 . 羅克韋爾自動化設(shè)備網(wǎng) (DeviceNet 產(chǎn)品概貌 . 20043 西門子 (中國 有限公司自動化系統(tǒng)部 . 西門子工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) . 20054 TURC K Co. , Ltd. TU RC K BL20DeviceNet Hard

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