PROFIBUS現(xiàn)場總線在切絲機電控系統(tǒng)中的應用

本文介紹了煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線中的切絲機生產(chǎn)工藝流程、電控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)配置。電控系統(tǒng)采用PROFIBUS現(xiàn)場總線方案，完成PLC、變頻器、觸摸屏、ControlNet網(wǎng)絡(luò)間的周期性數(shù)據(jù)的快速交換，使PLC通過PROFIBUS總線現(xiàn)實對變頻器的控制，也可使變頻器的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC在觸摸屏上顯示，實現(xiàn)生產(chǎn)的可視化操作。

關(guān)鍵詞 PROFIBUS現(xiàn)場總線 切絲機 PLC

一、 切絲機簡介

切絲機是煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要功能是把輸入切絲機入料口一定厚度的煙葉通過一個壓力機構(gòu)壓制成煙餅，在機器輸出口被高速旋轉(zhuǎn)輥子上的刀片根據(jù)工藝要求切削成煙絲。2001年購進兩臺SQ35A型曲刃水平滾刀式切絲機，該機具有三大特點：（1）曲刃刀輥設(shè)計；（2）“永不磨損”的封閉差動輪系進刀驅(qū)動裝置；⑶電控系統(tǒng)采用先進的PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)。兩臺切絲機自動化程度較高，運行狀況良好，切絲寬度精確，滿足了煙廠制絲生產(chǎn)的要求。

二、切絲機的組成及生產(chǎn)工藝流程

切絲機的主要組成見圖1切絲機的主要組成包含11個大部分：（1）進料振槽；（2）上排鏈組件；（3）下排鏈組件；（4）刀門機構(gòu)；（5）刀輥部件；（6）磨刀器部件；（7）出料斗；（8）出料振槽。（9）氣動控制系統(tǒng)；（10）電控系統(tǒng)；（11）除塵系統(tǒng)。

生產(chǎn)工藝流程如圖1所示，從上一道工序輸送的具有一定流量的物料（煙葉）經(jīng)進料振槽⑴送入一個由上、下輸送排鏈⑶⑷構(gòu)成的楔形通道。當煙葉料位高于低位光電管控制高度時，上、下排鏈運動輸送并擠壓煙葉，使其逐步形成結(jié)構(gòu)緊密的“煙餅”，并送至通道小端的矩形刀門（5）處。電機驅(qū)動刀輥（6）沿刀門旋轉(zhuǎn)，刀輥上的8把刀片分別由進刀裝置作連續(xù)的定量送進，并由磨刀器（7）往復磨礪，形成了一個按規(guī)定直徑的、刃口鋒利的切削圓柱體，將從刀門連續(xù)送出的“煙餅”切削成所設(shè)定寬度的煙絲，從出料斗（8）送給出料振槽，再由出料振槽輸送給下一道工序。

三、 控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)配置

切絲機電控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2，系統(tǒng)硬件組態(tài)見圖3。電控系統(tǒng)采用內(nèi)控和外控兩種控制方法，PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線采用典型的“主-從通訊”結(jié)構(gòu)，由PROFIBUS-DP總線將1#主站S7-300 PLC，與3#從站刀輥變頻器，4#從站排鏈變頻器，5#從站ProLinx Profibus網(wǎng)關(guān)進行連接。同時GP577觸摸屏與CPU 315-2DP組建成一個MPI網(wǎng)絡(luò)。

1#主站配置有：電源模塊PS307-1K ，SIEMENS S7-300 PLC（CPU 315-2DP），模擬輸入SM331，計數(shù)器FM350-1，數(shù)字輸入SM321 2個，數(shù)字輸出SM322 2個。3#從站是刀輥變頻器，驅(qū)動電機運動帶動刀輥部件旋轉(zhuǎn)切削“煙餅”。4#從站是排鏈變頻器，驅(qū)動電機運動帶動上、下排鏈運動輸送并擠壓煙葉，使其逐步形成結(jié)構(gòu)緊密的“煙餅”，并送至通道小端的矩形刀門處。5#從站是ProLinx Profibus網(wǎng)關(guān)，通過1756 DH/RIO通訊模板與車間生產(chǎn)線上ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接。

采用GP577觸摸屏運行人機界面程序，它通過MPI網(wǎng)絡(luò)與SIEMENS S7-300 PLC （CPU 315-2DP）連接。人機界面程序有操作程序、故障診斷、主要技術(shù)特性、維修和保養(yǎng)、潤滑點分布及操作要求和運行六大塊。人機界面可以設(shè)定修改切絲寬度、產(chǎn)量和刀片寬度參數(shù)，顯示切絲機系統(tǒng)運行的刀輥轉(zhuǎn)速、排鏈轉(zhuǎn)速、產(chǎn)量、切絲寬度、開機時間、刀片消耗剩余和停機故障信息、統(tǒng)計切絲機生產(chǎn)數(shù)據(jù)。人機界面的使用大大減輕了操作人員的勞動強度，方便了設(shè)備檢修，提高了工作效率。

車間生產(chǎn)線的上位機可以在線監(jiān)控切絲機的刀門高度、開機時間、刀片消耗剩余、切絲寬度、煙絲產(chǎn)量、刀輥轉(zhuǎn)速、排鏈轉(zhuǎn)速、料位等信息，大大方便了車間的生產(chǎn)管理。

四、使用效果和應用體會

2臺切絲機運行三年多來狀況良好，切絲寬度精確，煙絲質(zhì)量穩(wěn)定，滿足了煙廠制絲生產(chǎn)的要求。切絲機可靠性高、可維護性強，系統(tǒng)具有自診斷功能，使預防性維護工作得以實現(xiàn)，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率。

PROFIBUS現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)不僅能降低設(shè)備安裝工程費用，而且最大的益處是通過系統(tǒng)的診斷功能，簡化最終用戶的日常維護和支持預防維護，降低了設(shè)備運行和維護費用，從而為最終用戶增加長期效益。