摘 要：本文通過(guò)對(duì)卷煙廠的過(guò)濾嘴棒生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)條件分析，介紹了用PLC+PC實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)濾嘴棒的甘油脂自動(dòng)輸送系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理、各環(huán)節(jié)檢測(cè)控制、系統(tǒng)監(jiān)控管理等自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化控制過(guò)程。 關(guān)鍵詞：甘油脂 PLC+PC 自動(dòng)輸送 控制管理 　　濾嘴棒成型機(jī)是香煙的過(guò)濾嘴生產(chǎn)的主要設(shè)備，其生產(chǎn)所用的固化劑是甘油脂。目前，我國(guó)成型機(jī)只帶有一個(gè)儲(chǔ)油箱，儲(chǔ)油箱的甘油脂是由人工進(jìn)行注入，平均每個(gè)工班加注2～3次，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，在加注過(guò)程中不可避免的造成浪費(fèi)，不利于企業(yè)管理。在此，我們介紹PLC+PC甘油脂自動(dòng)控制管理系統(tǒng)。 1、現(xiàn)場(chǎng)條件及設(shè)計(jì)思想 　　卷煙廠的濾嘴棒生產(chǎn)線一般由幾臺(tái)到十幾臺(tái)成型機(jī)組成，這對(duì)集中甘油脂自動(dòng)供料控制和管理帶來(lái)便利，各成型機(jī)組即是生產(chǎn)線的一部分，又相對(duì)獨(dú)立。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備： 　　①能對(duì)各機(jī)臺(tái)的儲(chǔ)油箱的液位、加注、機(jī)臺(tái)的啟、停狀態(tài)等進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)油箱加注進(jìn)行控制。當(dāng)生產(chǎn)線上某臺(tái)機(jī)組的啟動(dòng)、停止或發(fā)生故障時(shí)，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。并在每個(gè)機(jī)臺(tái)設(shè)有故障診斷用I/O口，便于維修。 　　②能對(duì)集中供油的甘油脂槽進(jìn)行油料注入和輸出的控制，液位和流量的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，并通過(guò)人機(jī)界面顯示。甘油脂槽的油脂注入使用兩臺(tái)泵，可同時(shí)工作，也可分別單獨(dú)工作，控制方式可手動(dòng)，也可自動(dòng)，系統(tǒng)對(duì)注入的油液具有累計(jì)儲(chǔ)存和顯示。同樣，油脂的輸出也用兩臺(tái)泵，采用一開(kāi)一備工作方式，控制同樣具有手動(dòng)和自動(dòng)，系統(tǒng)能對(duì)實(shí)際消耗總量進(jìn)行累計(jì)儲(chǔ)存和顯示。油槽的加注控制信號(hào)由油槽液位傳感器產(chǎn)生，輸出信號(hào)由各機(jī)臺(tái)儲(chǔ)油箱液位傳感器產(chǎn)生，當(dāng)生產(chǎn)線無(wú)加注請(qǐng)求時(shí)，輸出泵處于待機(jī)狀態(tài)。系統(tǒng)具有報(bào)警功能。 　　③車間控制室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)整個(gè)甘油脂自動(dòng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與廠管理控制中心進(jìn)行信息傳送。監(jiān)控時(shí)，計(jì)算機(jī)具有良好的人機(jī)界面，全中文顯示，主畫(huà)面為三維效果系統(tǒng)狀況圖，對(duì)系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、整理、統(tǒng)計(jì)和顯示，并可隨時(shí)調(diào)用和打印。出故障時(shí)，能自動(dòng)顯示故障部位，并給予故障提示，自動(dòng)記錄故障內(nèi)容和時(shí)間。 　　④成型機(jī)、甘油脂槽和車間控制室三者相互之間通信和控制距離可達(dá)70m。 2、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和設(shè)計(jì)思想，整個(gè)系統(tǒng)分監(jiān)控管理層和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層，如圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖所示。監(jiān)控管理層由1臺(tái)PC機(jī)承擔(dān)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層由PLC主站和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)臺(tái)從站組成。各層通過(guò)PROFIBUS工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線連接。 　　監(jiān)控PC機(jī)：監(jiān)控選用IBMPC機(jī)，配有CITECT V5軟件和CP5611現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡，通過(guò)PROFIBUS-FMS工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線獲取PLC等數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的數(shù)據(jù)，這樣工業(yè)PC與現(xiàn)場(chǎng)總線連接成能完成組態(tài)、運(yùn)行、操作、存儲(chǔ)和打印等功能的完整的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 　　PLC主站：PLC采用SIMATIC S7-300的模塊系列，主站為CPU315-2D模塊化中型PLC，它具有強(qiáng)大的處理能力，并集成了PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線接口裝置。PLC的編程控制在編程器PG 的STES7 V5.1中完成后寫(xiě)入CPU315-2D，CPU315-2D就可讀取總線上的所有I/O模塊的狀態(tài)字，同時(shí)進(jìn)行甘油脂槽油料注入和輸出的控制、液位和流量的數(shù)據(jù)采集處理和從站ET200控制。為方便現(xiàn)場(chǎng)操作，PLC配有獨(dú)立的OP操作面板、數(shù)據(jù)處理顯示和報(bào)警功能。PLC的主要控制和數(shù)采的輸入輸出信號(hào)見(jiàn)表1。 [align=center] 表1 主要輸入輸出信號(hào) Table 1 mostly in-out signal[/align] 　　現(xiàn)場(chǎng)機(jī)臺(tái)從站：從站以ET200S遠(yuǎn)程I/O模塊為核心，用于機(jī)臺(tái)的儲(chǔ)油箱的液位、加注、機(jī)臺(tái)的啟停狀態(tài)等檢測(cè)，并對(duì)加料進(jìn)行控制。從站裝于機(jī)臺(tái)內(nèi)，通過(guò)模板IM151與PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接，按主/從模式向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供輸出數(shù)據(jù)并向CPU或上位機(jī)饋送輸入數(shù)據(jù)。I/O模塊帶可編程口用于故障檢測(cè)。 3、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 　　系統(tǒng)軟件主要包括PLC程序、OP操作面板程序、網(wǎng)絡(luò)配置和上位機(jī)監(jiān)控軟件。 　　3.1 PLC程序 　　PLC程序的編制是在編程器PG中完成。采用SIEMENS公司的SIMATIC S7-300的配套編程工具STEP7 V5.1完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、編程、測(cè)試、調(diào)試和文檔處理。PLC程序由組織塊（0B）、功能（FC）、數(shù)據(jù)塊（DB）構(gòu)成。其中，OB是系統(tǒng)操作程序與用戶程序之間的接口，用于控制程序的運(yùn)行。主程序循環(huán)OB1采用CALL指令調(diào)用功能FC程序。 　　OB1如下： 　　CALL FC1 　　CALL FC2 　　CALL FC3 　　FC是用戶子程序，為了方便編程和調(diào)試，用戶程序采用模塊結(jié)構(gòu)，即按各功能要求分為甘油脂槽的液位及輸入和輸出流量數(shù)據(jù)檢測(cè)（FC1），甘油脂輸入和輸出的控制（FC2），從站ET200測(cè)控（FC3）等。用戶程序采用邏輯梯形圖編寫(xiě),如其FC3如下： 　　DB是用戶定義的用于存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。另外，PLC程序還包含輔助程序，如循環(huán)中斷OB35、時(shí)間錯(cuò)誤OB80、電源故障OB81、診斷中斷OB82、插入/移走模板中斷OB83、CPU硬件錯(cuò)誤OB84、優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤OB85、機(jī)架故障OB86、通訊錯(cuò)誤OB87、編程錯(cuò)誤OB121、訪問(wèn)錯(cuò)誤OB122等 　　3.2 OP操作面板程序 　　為方便現(xiàn)場(chǎng)操作，在PLC主站控制柜上裝有OP操作顯示面板，其采用SIEMENS公司的SIMATIC Protool/Pro P5.0軟件進(jìn)行組態(tài)，其主要功能是系統(tǒng)啟/停、自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換、急停等操作和現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)顯示等。 　　3.3 網(wǎng)絡(luò)配置 　　網(wǎng)絡(luò)組態(tài)采用SIEMENS公司的SIMATIC NET，NCM S7 PROFIBUS組態(tài)軟件完成PROFIBUS S7通訊網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。 　　在上微機(jī)設(shè)計(jì)安裝CP5611網(wǎng)卡，在PLC主站安裝CP342-5通訊模塊，通過(guò)PROFIBUS S7通訊電纜完成上微機(jī)與PLC主站之間的通訊網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)。 　　3.4 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)用戶軟件是在Windows2000平臺(tái)上，應(yīng)用SIEMENS公司的CITECT V5軟件開(kāi)發(fā)的。監(jiān)控計(jì)算機(jī)以三維效果系統(tǒng)狀況圖的形式輸出系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、甘油脂瞬態(tài)流量和累計(jì)流量、甘油槽液位，并可對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)和停止、輸出泵的選擇及控制、輸入泵的選擇及控制等進(jìn)行操作，同時(shí)，還裝有STES7 V5.1，可對(duì)PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程編程或修改。為防止非專職操作人員非法操作，系統(tǒng)設(shè)有專職人員登錄窗口。由于用戶軟件運(yùn)行于Windows2000操作系統(tǒng)平臺(tái)之上，給用戶將來(lái)建立工廠管理網(wǎng)帶來(lái)方便。 4、其它應(yīng)考慮的問(wèn)題 　　4.1 由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，干擾較大，我們對(duì)PLC 交流供電采用380/220V的隔離變壓器（變壓器級(jí)間屏蔽層接地），對(duì)其進(jìn)行懸浮供電，以隔離由電網(wǎng)引入的干擾。線路敷設(shè)時(shí)，將PLC控制信號(hào)線與交流電源線分開(kāi)布線，最大限度的降低靜電和電磁感應(yīng)干擾。這樣做的好處是把輸入和輸出、強(qiáng)電和弱電明顯隔離分開(kāi)，進(jìn)一步減小干擾，同時(shí)也避免了接線錯(cuò)誤。 　　4.2 在控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分注意到散熱和防塵問(wèn)題。因熱量向上散發(fā)，發(fā)熱元器件盡可能裝于柜子的上部，并增設(shè)散熱風(fēng)扇，通風(fēng)道的進(jìn)出口要進(jìn)行防塵處理。 　　4.3在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，PLC應(yīng)對(duì)流量計(jì)、液位計(jì)、甘油槽等進(jìn)行計(jì)數(shù)校驗(yàn)。 　　4.4如果監(jiān)控計(jì)算機(jī)、PLC、ET200距離太遠(yuǎn)，則應(yīng)考慮增設(shè)中繼站。 5、綜述 　　用PLC+PC實(shí)現(xiàn)的甘油脂自動(dòng)輸送系統(tǒng)控制已用于卷煙廠生產(chǎn)，幾年來(lái)的實(shí)踐證明，該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，控制精度高，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理、系統(tǒng)各環(huán)節(jié)狀況檢測(cè)控制、系統(tǒng)監(jiān)控管理等全方位、全數(shù)字化、全開(kāi)放的控制過(guò)程自動(dòng)化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] SIEMENS公司，SIMATIC S7-300可編程序控制器硬件與安裝手冊(cè). 2002.5 　　[2] SIEMENS公司，SIMATIC S7 V5.1編程手冊(cè). 2002.5 　　[3] SIEMENS公司，SIMATIC S7-300和S7-400語(yǔ)句表編程. 2001.7 　　[4] SIEMENS公司，SIMATIC S7-300和S7-400梯形邏輯編程. 2002.5 　　[5] SIEMENS公司，SIMATIC S7-300和S7-400功能塊表編程. 2002.5 　　[6] 王永華等，現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M] . 北京航空航天大學(xué)出版社，2003.9