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基于现场总线CC-Link的烟草复烤线控制系统

2008年10月08日 11:26:00 中国传动网

1 引言 目前,随着烟草工业自动化水平的不断发展,以网络为基础的分布式自动控制系统的应用日益广泛,这种系统把工业生产体系分成生产现场和控制中心两大部分,通过专用网络把它们连接起来,并在它们之间双向传送信息以协调运作。一个控制中心可以远程实时地监控分布在附近的多个生产现场,形成一个分布式自动控制体系。该系统使工人远离嘈杂的或有害的生产现场,改善了工作条件,实现生产现场无人值守,少人维护,降低人力成本,而且减少了生产误差,提高了产品质量,因此以网络为基础的分布式自动控制系统一直是国内外工业生产发展的趋势。这种控制模式已经在国内外烟草系统以及其它行业广泛推广,它对优化我国产业结构,提升整体工业的科技水平和竞争力有着十分重要的意义。 2 烟草复烤机的工艺原理 烟叶复烤机是打叶复烤线中的主要美高梅娱乐平台,其作用是调整烟叶水分,去除烟叶中的杂气,杀灭烟叶中的虫卵和病菌,使烟叶含水率、温度满足预压打包机的工艺要求,以便长期贮存、醇化和人工发酵,使烟叶质量趋于规范一致。 整个复烤机是由烟片复烤机、碎叶处理机、贮柜组成。其中,烟片复烤机主要由进料段、干燥段、冷却段、回潮段、出料段、网带和管路系统组成。进、出料段与输送带一起组成了烟片输送系统;干燥段由风上吹干燥区、风下吹干燥区和排潮系统组成,干燥段各小区温度自动控制,各区温度按照烘干温度曲线设定;冷却段的作用是将干燥后的烟片温度降至一定摄示度,并使之稳定,为烟片回潮作好准备;回潮段的作用是将烟片回潮以后满足预压打包的要求。碎叶处理段的功能是将收集来的筛砂机和打叶风分段的碎片烘干到打包所要求的水分并按碎片的规格区分,将较大尺寸的碎片送至打包段,较小的碎片单独安装或另行处理。贮柜用于贮存烟片,起缓冲作用。 3、烟片复烤段自动化系统 3.1 烟片复烤线自动化系统 烟片复烤线自动化系统主要包括: (1) 数字量部分:全线美高梅娱乐58台,每个美高梅娱乐回路由空气开关、接触器、继电器构成,其中需变频调速的美高梅娱乐为13台。现场传感器(光电开关、接近开关)若干。 (2) 模拟量部分:各干燥区温度利用pid调节实现自动控制。 3.2 电气控制流程 电气控制设计为手动、自动两种控制方式。自动控制是由操作员通过触摸屏上操作按钮给plc发布命令,而plc响应执行。运行时,触摸屏(hmi)对plc运行状态实时监控;手动控制只作为维修和调试的辅助手段。 本着使物料顺通的原则,全线启动时,从美高梅娱乐平台尾端至首端逆向启动。全线停车时,从首端至尾端顺向停车。 3.3 设计思想 本控制系统的设计思想是跟踪国际上自动控制领域的新技术,使其具有先进性、高可靠性,实用性和可维护性。实现打叶复烤线的生产过程智能化和管控一体化。该线采用现场总线和分布式i/o控制技术,充分发挥网络信息技术优势,通过三层网络(管理网、控制网、美高梅娱乐平台网)实现对生产线的自动化控制和管理。 本系统全线采用日本三菱公司的最新控制技术,plc为qna系列产品,控制网采用melsecnt/10网;美高梅娱乐平台总线采用cc-link现场开放网络,监控系统采用日本三菱公司新近推出的高新科技产品a985got;变频器等主要元器件也都采用该公司产品,从而使全线达到了和谐统一,其它低压电气元件采用德国金钟-默勒和西门子公司产品,提高了该项目的科学技术含量,增加了系统的稳定性,从而便于操作与维修。 全线由一组plc作为主站控制层,美高梅娱乐平台层由远程i/o模块、远程编程模块、变频器、模拟量远程输入输出模块等组成。考虑到现场布线的方便,减少电缆铺设的工作量,将本地控制部分均由远程i/o模块实现。变频器作为子站挂接在美高梅娱乐平台网上通过cc-link连接。为了达到模拟量控制精度的要求,避免电缆过长带来的信号衰减问题,也将模拟量输入、输出模块挂接在美高梅娱乐平台网上,这样既节约了电缆,又很好的克服了信号衰减及不稳定因素。另外,为了便于操作,将触摸屏置于现场,也将其作为子站挂在美高梅娱乐平台网上。这样,整个系统的控制思路非常清晰明了,上层由plc作为控制层;远程i/o模块、变频器、触摸屏等均作为子站美高梅娱乐平台层通过cc-link与plc进行通讯,并通过10网摸板与上层管理网进行数据交换。系统的启动、停止以及变频器的数据调整均可以通过对现场触摸屏的操作实现。这种设计思路为操作工的工作带来了方便,由于各部分均只由一根网线(屏蔽双绞线)连接,因此为系统安装和维修也带来了很大的方便,同时也降低了成本。 4、网络配置及硬件组成 为了实现上述设计思想,特设计如附图所示的网络分布图:

(1) 主站部分 a61p为电源模块;10网为与上位机通讯的网络模块;cc-link 为与美高梅娱乐平台网连接的网络模块;input为输入摸板;output为输出摸板。 (2) 子站部分 ry表示远程输入模块,型号为:aj65sbtb1-32d;rx 表示远程输出模块,型号为:aj65sbtb1-32t;a/d表示模拟量输入模块,型号为:aj65bt-64rd4;d/a表示模拟量输出模块,型号为:aj65bt-64dai;g4表示远程编程模块,型号为:aj65bt-g4;bp表示变频器;got表示触摸屏。 5、监控系统 本监控系统采用目前行业内流行的触摸式显示屏(hmi),为了使整个控制系统达到统一,本系统采用了日本三菱公司的got985型触摸屏,通过该屏,将实现对整个生产线美高梅娱乐运行状态、报警状况进行监控,对变频器进行参数设定,对各干燥区温度进行显示、控制,并能及时发布报警信息及解决办法。这对于美高梅娱乐平台运行情况监控和程序调整修改非常方便,具有良好的用户界面和最优的通讯和网络接口。 该监控系统由13个操作画面组成,分别为封面、操作站画面、贮柜监控画面、进料段画面、复烤段监控画面、碎叶段监控画面、5个温度控制画面、报警分析画面、变频器操作监控画面。其中: (1) 封面画面:通电后显示的信息画面。 (2) 操作站画面:包含对本段进行启动停止、自动手动等一些按钮,以及一些故障指示灯,当美高梅娱乐平台出现故障时,相应指示灯闪烁。 (3) 贮柜段监控画面、复烤段监控画面、进料段监控画面、碎叶段监控画面:对全线美高梅娱乐进行具体的监控,主要信息有,正常停机为静止的红色;正常运行为静止的绿色;本地开关未合为闪烁的黄色;过流报警为闪烁的红色;电磁阀关闭为红色,开启为绿色。 (4) 温度监控画面:对复烤段的5个干燥区的温度进行具体的监控,设定各区的温度、以及pid参数,显示实际温度,并有相应的棒图和趋势图。 (5) 变频器监控画面:可监控全线所有变频器的实际参数值,并对一些参数进行在线修改和设定。 (6) 报警分析画面:记录报警发生时间,分析报警原因,提供解决办法。同时,浮动报警可在任何一个画面的下端看到任何报警信息。 6、结束语 本控制系统现已在四川三友打叶复烤责任有限公司进行安装调试后正常运行。实践表明,该系统的这种控制思想是实用的、可靠的。运行非常平稳,故障率极低,网络通讯十分顺畅,温度控制良好,各项指标均合格,已为该厂带来了丰厚的效益回报,因而得到了用户厂家及同行业的一致认可和好评。 参考文献 [1] 阳宪惠. 现场总线技术及应用[m]. 北京:清华大学出版社,1999. [2] 费敏锐,郎文鹏. 开放型工业控制技术及系统[m]. 上海:上海大学出版社,2001, 作者简介 刘 明(1975-) 工程师 1997年毕业于河北理工学院自动化系,现在秦皇岛烟草机械有限责任公司电气控制室,从事电气设计工作。

供稿:zhangting

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