摘 要：本文簡述了針對煙草機械的機組之一——濾棒成型機組如何在現有基礎上附加遠程監控系統的設計方案，并且簡單介紹了有關纖維濾棒成型機組方面的基本知識，重點說明了如何實現對于纖維濾棒成型機組遠程監控功能的實現和設計選擇。 關鍵詞：濾棒成型機組 遠程監控系統 PLC Abstra：This paper indicates the design of attaching the remote monitor and control system on the one of tobacco machine complex—filter rod making machine, and give the brief introduction of the basic knowledge of filter rod making machine, this paper also lays emphasis on how to realize the design of the remote monitor and control function on the filter rod making machine. Key Words：FILTER ROD MAKING MACHINE REMOTE MONITOR AND CONTROL SYSTEM PLC 引言 近年來，隨著卷煙生產的不斷發展——特別是煙廠生產自動化、信息化管理水平的不斷提高，中國各大卷煙生產企業對于所擁有的生產設備不斷提出更高的性能要求，例如數據采集、專家系統以及遠程監控等功能。這些功能的實現不僅將為煙廠用戶帶來種種便利，而且對于提高設計企業的技術等級具有迫切和現實的意義。 在這樣的背景下，對現有濾棒成型機組進行技術升級，使原來只具備單機控制能力的機組成為具有網絡通訊能力、遠程監視能力并可接受遠程控制的新型機組就顯得尤為重要。 一、機組介紹 1.1 ZL22D型纖維濾棒成型機組的機組組成 ZL22D型纖維濾棒成型機組是由上海煙草機械有限責任公司自主設計、生產的，具有20世紀末世界先進水平的濾棒成型機組，具有比較高的生產能力、比較高的可靠性能的集絲束開松、成型和裝盤于一體的濾棒自動生產線，設計能力為400m/min（或者4000pieces/min）。 ZL22D機組由YL12D 型開松上膠機、YL22D型濾棒成型機和YJ35濾棒裝盤機所組成。其中：YL12D型開松上膠機組的功能是把醋酸纖維絲束帶展開、開松、消除卷曲、重新組合，然后在均勻展開的絲束帶上涂灑增塑劑（常用的增塑劑為三醋酸甘油脂等）；YL22D型濾棒成型機的功能是將經過處理過的醋酸纖維絲束帶包上濾紙，按規定的要求進行成型、切斷，通過分煙輪等輸送到裝盤機裝盤，完成整個由絲束帶到濾棒的生產成型工藝；YJ35濾棒裝盤機的功能就是將已經完成成型工藝的濾棒裝盤。 1.2 ZL22D型纖維濾棒成型機組的工藝流程 ZL22D型纖維濾棒成型機組的工藝流程簡介如圖2，一般分為備料、絲束開松、施加增塑劑、卷制成型、切斷、裝盒、貯存固化、裝箱等8個步驟： 1.3 ZL22D型纖維濾棒成型機組的電氣控制和傳動系統 ZL22D型纖維濾棒成型機組的電氣控制和傳動系統采用了Lenze公司的伺服系統、Digital公司的觸摸式控制屏和Siemens公司的PLC，分別通過MPI和DP通訊控制。其基本框圖如圖3所示： 二、方案設計與實現 2.1 理論設計 由于原先系統的電氣控制單元為Siemens公司的S7-300 PLC，所以仍然沿用其作為機組電氣控制系統的控制器，為此，其數據采集和遠程監控系統就采用與之配套的S7-300系列的網絡通訊（CP343模塊）進行數據提取和傳送。 這樣的設計雖然是利用工業Ethernet網，進行TCP/IP的淺層通訊模式，但是具有數據通用，使用方便等特征。盡管這樣會產生網絡傳送效率相對較低的問題，不過憑借光纖網絡的其他優勢完全可以彌補這一缺點。 而國內和國外不同，中國的許多公司的公司局域網絡并沒有進行大規模的銅質通訊網絡的建設，而是直接采用光纖網絡作為各個局域網的基干網絡。所以，設計中并不采用CP340等網絡通訊模塊，而是采用CP343系列的網絡模塊。 不過，采用CP343系列的網絡模塊由于直接采用固定IP地址的方式，就必須要求用戶企業具有自己獨立的VPN（Virtual Private Network）網絡。但是，由于這樣的網絡系統往往費用較高，國內只有少數煙廠才配置了這樣具有固定IP地址的網絡，而大多數卷煙廠都是采用對廣域網無固定IP地址的網絡。這樣就使得CP343模塊的適用范圍縮小到某一公司局域網內部遠程監控，而不能夠進行廣域網的遠程監控。所以，對于廣域網的遠程監控還必須使用其他手段才能實現。 同時，最近幾年的互聯網的發展呈現出多樣性，僅工業系統總線就從6種增加為22種。這樣的多樣性意味著網絡基干網并沒有確定最后的形式，例如3G網絡、3T網絡等高速、超高速網絡的發展極有可能取代目前以普通光纖組成的基干網絡?；诙喾矫娴目紤]，不采用光纖網絡而采用電話通訊網絡IDN方式的ISDN綜合服務數字網顯然是實現廣域網遠程通訊的更為切實可行的一種方式。 2.2具體方案 2.2.1 使用CP343-IT模塊進行局域網的遠程監控手段 在不對原先機組中央控制系統進行大規模調整的思想下，本設計附加了S7-300 CP343-IT作為通訊站點，該通訊模塊是通過S7-300后連接器進行與CPU的通訊，其自身通過SMATIC Manager軟件設置固定IP地址的方式，通過TCP/IP通訊口實現與用戶公司內局域網的通訊。 設計中使用的軟件為STEP7 V5.4、SMATIC NET 6.4；所使用的主要硬件為S7-300 CPU315-2DP、S7-300 CP343-IT。 2.2.2 使用易控INSPEC作為上位機的組態軟件 本設計中，由于上位機采用的是研華公司制造的工業平板電腦——TPC1261H，所以在經過比較和分析后，采用了北京九思易科技有限公司的INSPEC通用組態軟件。 出于系統穩定運行、采用“硬實時響應”和防止計算機病毒等多方面的綜合考慮，設計中沒有采用Windows®2000 Professional版的操作系統，而是安裝Windows XP embedded操作系統。同時，比較了硬件加密鎖和軟件加密鎖之間的異同，選擇將軟件加密鎖嵌入操作系統。 同時，考慮到用戶可能存在的數據采集方面的數據交換問題，所以采用小型關系數據庫軟件Microsoft®Access數據庫作為機組生產參數的存儲訪問平臺，而使用大型關系數據庫SQL Server數據庫作為機組狀態信息、生產信息的存儲訪問平臺。 設計中采用的軟件為Windows XP embedded、INSPEC2007、Microsoft® Access、Microsoft® SQL Server2005；設計中主要使用的硬件為研華TPC1261H。 2.2.3 使用TS Adapter II模塊進行廣域網的遠程監控手段 跨廣域網的遠程通訊則是利用電話IDN網絡。本設計中，是由S7-300 CPU315-2DP作為遠程站點，其MPI通訊口進行與TS Adapter II的通訊口，Profibus-DP通訊口作為與其他設備（如伺服系統等）的通訊口。PC/PG通過外置Modem與TS Adapter II通訊。 設計中使用的軟件為STEP7 V5.4、Teleservice V5.2；所使用的硬件為S7-300 CPU315-2DP、Ts adapter II、外置Modem。 四、結論 新的控制系統全面提高了纖維濾棒成型機組的總體性能，控制功能得到完善和提升。將原先由S7-300PLC系統為控制主體，不具備網絡通訊能力，遠程監控能力的機組升級成為為具備遠程監控能力的新型機組，大大提高了ZL22D型纖維濾棒成型機組的競爭力，勢必將成為國內機組的主流機型。 參考文獻 [1] 黃叔武、楊一平 注編，《計算機網絡工程教程》，清華大學出版社 [2] 胡壽松 主編， 《自動控制原理（第3版）》，國防工業出版社 [3] SIEMENS SIMATIC STEP7 程序設計編程手冊，西門子（中國）有限公司 [4] SIEMENS SIMATIC NET 說明手冊，西門子（中國）有限公司 [5] SIEMENS SIMATIC TS Adapter II說明手冊， 西門子（中國）有限公司 [6]易控 INSPEC通用組態軟件用戶手冊，北京九思易科技有限公司