PROFINET和PROFIBUS集成網(wǎng)絡(luò)在制絲線風(fēng)力除塵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

王愷

摘 要：介紹了基于PROFINET和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的煙廠制絲線除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)，闡述了網(wǎng)絡(luò)的組建、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)思路。這對煙草企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化的提高具有一定意義。

關(guān)鍵詞：PROFINET和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)；制絲線；除塵控制系統(tǒng)；自動(dòng)化

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.127

風(fēng)力輸送是卷煙廠制絲車間重要的輸送方式之一，目前得到了煙廠的廣泛運(yùn)用。其工作方式是利用管道中的負(fù)壓風(fēng)力將煙絲輸送到下一道工序。風(fēng)力輸送具有輸送速度快、管道布置靈活方便、節(jié)約生產(chǎn)現(xiàn)場空間、工藝保障性能高的優(yōu)點(diǎn)。在輸送過程中，同時(shí)具有松散、篩分等功能。

由于加工原料及加工工藝的特殊性，在煙葉制成煙絲的過程中，制絲車間會(huì)產(chǎn)生大量的煙草粉塵。煙草粉塵的擴(kuò)散會(huì)嚴(yán)重污染車間生產(chǎn)環(huán)境，損害生產(chǎn)工人的身體健康。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，企業(yè)對粉塵的危害也越來越重視，所以，風(fēng)力除塵是卷煙廠防止粉塵擴(kuò)散的重要技術(shù)措施之一。

1 制絲線風(fēng)力除塵工藝流程

風(fēng)力除塵系統(tǒng)同時(shí)具備煙絲風(fēng)送和除塵功能，其原理是通過大功率風(fēng)機(jī)在管路中產(chǎn)生負(fù)壓，利用負(fù)壓輸送物料。煙絲風(fēng)送是將經(jīng)過一定工序加工過的煙絲輸送到下一操作工序。除塵是將制絲線在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙草粉塵收集在除塵室的粉塵收集箱內(nèi)，最終被螺旋壓棒擠壓成密實(shí)的粉塵棒料，統(tǒng)一回收處理。

本系統(tǒng)包括包含除塵器、通風(fēng)機(jī)、卸灰閥、噴吹裝置、雙腔體螺旋壓棒機(jī)等設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)的功能主要有兩方面：①根據(jù)車間工藝流程，除塵設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備之間要實(shí)現(xiàn)連鎖控制，嚴(yán)格設(shè)定各設(shè)備間啟停先后順序、控制啟停間隔時(shí)間，以防止堵灰的發(fā)生；②通過PROFINET和profibus網(wǎng)絡(luò)，對變頻器按照工藝邏輯關(guān)系進(jìn)行啟?？刂?，同時(shí)參考管道內(nèi)壓力值，對頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得管道內(nèi)的壓力值滿足生產(chǎn)要求。

2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)制絲線除塵工藝流程，以簡潔實(shí)用為依據(jù)，選用西門子S7-300系列PLC作為控制核心。將現(xiàn)場變頻器及軟啟動(dòng)器通過profibus-DP總線連接，運(yùn)用IE/PBlink模塊，將profibus設(shè)備連接到profinet總線上，遠(yuǎn)程I/O模塊ET200S作為PN-IO設(shè)備直接掛在profinet網(wǎng)線上。

3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

根據(jù)以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要的硬件配置如下：①PLC的CPU模塊選用西門子公司的CPU317-2PN/DP一臺。該CPU集成一個(gè)profibus接口和一個(gè)profinet接口，支持TCP/UDP&IP協(xié)議，可以很方便地將profibus設(shè)備直接集成到profinet網(wǎng)絡(luò)上。②遠(yuǎn)程I/O模塊選擇西門子ET200S共4塊，另外配置1塊電源模塊PS30710A，2塊數(shù)字量輸入模塊SM321、2塊數(shù)字量輸出SM322，1塊網(wǎng)卡模塊CP343-1.③選用普洛菲斯（proface）GP2500-TC41觸摸屏。④在該系統(tǒng)中，變頻器選用丹麥丹佛斯的FC300系列，是一種通用型的變頻器。變頻器主要是對除塵器的風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)壓的自動(dòng)控制。

4 軟件設(shè)計(jì)

PLC程序運(yùn)用西門子公司STEP75.5版本編程，程序設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化編程，F(xiàn)B塊、FC塊、DB塊各自編寫程序，通過OB塊調(diào)用，組成除塵控制系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的聯(lián)動(dòng)。STEP75.5版本編程語言簡潔易懂，在線調(diào)試簡單、直觀，程序功能塊可以重復(fù)調(diào)用，提高程序編寫效率。

上位機(jī)采用普洛菲斯（proface）觸摸屏編程軟件GP-ProEXV3.01版，實(shí)現(xiàn)對除塵線實(shí)時(shí)監(jiān)控。其可以實(shí)現(xiàn)的功能主要有：①以圖形和文本的方式為用戶顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、測量參數(shù)的實(shí)時(shí)值以及報(bào)警記錄信息，提供整個(gè)生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工藝圖和歷史趨勢圖；②根據(jù)生產(chǎn)實(shí)時(shí)情況，操作員可以直接利用觸摸屏修改設(shè)定值和調(diào)整過程控制參數(shù)并控制設(shè)備的起停；③提供設(shè)備運(yùn)行過程中的故障信息，通過聲光報(bào)警、畫面顯示等形式提醒操作人員，協(xié)助操作人員做出正確判斷。

5 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

5.1 硬件組態(tài)

首先導(dǎo)入GSD文件，接著創(chuàng)建工程項(xiàng)目文件，添加機(jī)架模塊；然后依次添加電源模塊、CPU模塊、網(wǎng)卡模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊；將IE/PBlink模塊和現(xiàn)場ET200S從站添加到profinet網(wǎng)絡(luò)上；最后將變頻器及軟啟動(dòng)器添加到IE/PBlink模塊的profibus-DP網(wǎng)絡(luò)上。

5.2 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的屬性，包括設(shè)備硬件和通信參數(shù)的設(shè)置，為每臺設(shè)備設(shè)定唯一的名稱并分配IP地址，設(shè)置模塊及I/O設(shè)備的相關(guān)參數(shù)（如變頻器啟動(dòng)、運(yùn)行參數(shù)等）。這些參數(shù)將加載到CPU，并在CPU啟動(dòng)期間傳送給相應(yīng)的模塊。

6 結(jié)束語

本方案是根據(jù)寶雞卷煙廠實(shí)際情況而制定的，使用profinet和profibus集成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和速度，保證了生產(chǎn)線安全穩(wěn)定高效運(yùn)行，對其他生產(chǎn)線具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

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〔編輯：胡雪飛〕