摘 要：本文簡(jiǎn)述了針對(duì)煙草機(jī)械的機(jī)組之一——濾棒成型機(jī)組如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上附加遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且簡(jiǎn)單介紹了有關(guān)纖維濾棒成型機(jī)組方面的基本知識(shí)，重點(diǎn)說明了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)于纖維濾棒成型機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)選擇。 關(guān)鍵詞：濾棒成型機(jī)組 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 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(chǎn)的不斷發(fā)展——特別是煙廠生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化管理水平的不斷提高，中國(guó)各大卷煙生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于所擁有的生產(chǎn)設(shè)備不斷提出更高的性能要求，例如數(shù)據(jù)采集、專家系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)不僅將為煙廠用戶帶來種種便利，而且對(duì)于提高設(shè)計(jì)企業(yè)的技術(shù)等級(jí)具有迫切和現(xiàn)實(shí)的意義。 在這樣的背景下，對(duì)現(xiàn)有濾棒成型機(jī)組進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，使原來只具備單機(jī)控制能力的機(jī)組成為具有網(wǎng)絡(luò)通訊能力、遠(yuǎn)程監(jiān)視能力并可接受遠(yuǎn)程控制的新型機(jī)組就顯得尤為重要。 一、機(jī)組介紹 1.1 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的機(jī)組組成 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組是由上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司自主設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的，具有20世紀(jì)末世界先進(jìn)水平的濾棒成型機(jī)組，具有比較高的生產(chǎn)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(dòng)生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)能力為400m/min（或者4000pieces/min）。 ZL22D機(jī)組由YL12D 型開松上膠機(jī)、YL22D型濾棒成型機(jī)和YJ35濾棒裝盤機(jī)所組成。其中：YL12D型開松上膠機(jī)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(jī)的功能是將經(jīng)過處理過的醋酸纖維絲束帶包上濾紙，按規(guī)定的要求進(jìn)行成型、切斷，通過分煙輪等輸送到裝盤機(jī)裝盤，完成整個(gè)由絲束帶到濾棒的生產(chǎn)成型工藝；YJ35濾棒裝盤機(jī)的功能就是將已經(jīng)完成成型工藝的濾棒裝盤。 1.2 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的工藝流程 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的工藝流程簡(jiǎn)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(gè)步驟： 1.3 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的電氣控制和傳動(dòng)系統(tǒng) ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的電氣控制和傳動(dòng)系統(tǒng)采用了Lenze公司的伺服系統(tǒng)、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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2.1 理論設(shè)計(jì) 由于原先系統(tǒng)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(jī)組電氣控制系統(tǒng)的控制器，為此，其數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就采用與之配套的S7-300系列的網(wǎng)絡(luò)通訊（CP343模塊）進(jìn)行數(shù)據(jù)提取和傳送。 這樣的設(shè)計(jì)雖然是利用工業(yè)Ethernet網(wǎng)，進(jìn)行TCP/IP的淺層通訊模式，但是具有數(shù)據(jù)通用，使用方便等特征。盡管這樣會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)傳送效率相對(duì)較低的問題，不過憑借光纖網(wǎng)絡(luò)的其他優(yōu)勢(shì)完全可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。 而國(guó)內(nèi)和國(guó)外不同，中國(guó)的許多公司的公司局域網(wǎng)絡(luò)并沒有進(jìn)行大規(guī)模的銅質(zhì)通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，而是直接采用光纖網(wǎng)絡(luò)作為各個(gè)局域網(wǎng)的基干網(wǎng)絡(luò)。所以，設(shè)計(jì)中并不采用CP340等網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，而是采用CP343系列的網(wǎng)絡(luò)模塊。 不過，采用CP343系列的網(wǎng)絡(luò)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(yè)具有自己獨(dú)立的VPN（Virtual Private Network）網(wǎng)絡(luò)。但是，由于這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)往往費(fèi)用較高，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)煙廠才配置了這樣具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)，而大多數(shù)卷煙廠都是采用對(duì)廣域網(wǎng)無固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)。這樣就使得CP343模塊的適用范圍縮小到某一公司局域網(wǎng)內(nèi)部遠(yuǎn)程監(jiān)控，而不能夠進(jìn)行廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。所以，對(duì)于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控還必須使用其他手段才能實(shí)現(xiàn)。 同時(shí)，最近幾年的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣性，僅工業(yè)系統(tǒng)總線就從6種增加為22種。這樣的多樣性意味著網(wǎng)絡(luò)基干網(wǎng)并沒有確定最后的形式，例如3G網(wǎng)絡(luò)、3T網(wǎng)絡(luò)等高速、超高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極有可能取代目前以普通光纖組成的基干網(wǎng)絡(luò)?；诙喾矫娴目紤]，不采用光纖網(wǎng)絡(luò)而采用電話通訊網(wǎng)絡(luò)IDN方式的ISDN綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)顯然是實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊的更為切實(shí)可行的一種方式。 2.2具體方案 2.2.1 使用CP343-IT模塊進(jìn)行局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控手段 在不對(duì)原先機(jī)組中央控制系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整的思想下，本設(shè)計(jì)附加了S7-300 CP343-IT作為通訊站點(diǎn)，該通訊模塊是通過S7-300后連接器進(jìn)行與CPU的通訊，其自身通過SMATIC Manager軟件設(shè)置固定IP地址的方式，通過TCP/IP通訊口實(shí)現(xiàn)與用戶公司內(nèi)局域網(wǎng)的通訊。 設(shè)計(jì)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(jī)的組態(tài)軟件 本設(shè)計(jì)中，由于上位機(jī)采用的是研華公司制造的工業(yè)平板電腦——TPC1261H，所以在經(jīng)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(tài)軟件。 出于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、采用“硬實(shí)時(shí)響應(yīng)”和防止計(jì)算機(jī)病毒等多方面的綜合考慮，設(shè)計(jì)中沒有采用Windows®2000 Professional版的操作系統(tǒng)，而是安裝Windows XP embedded操作系統(tǒng)。同時(shí)，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(tǒng)。 同時(shí)，考慮到用戶可能存在的數(shù)據(jù)采集方面的數(shù)據(jù)交換問題，所以采用小型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)軟件Microsoft®Access數(shù)據(jù)庫(kù)作為機(jī)組生產(chǎn)參數(shù)的存儲(chǔ)訪問平臺(tái)，而使用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)作為機(jī)組狀態(tài)信息、生產(chǎn)信息的存儲(chǔ)訪問平臺(tái)。 設(shè)計(jì)中采用的軟件為Windows XP embedded、INSPEC2007、Microsoft® Access、Microsoft® SQL Server2005；設(shè)計(jì)中主要使用的硬件為研華TPC1261H。 2.2.3 使用TS Adapter II模塊進(jìn)行廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控手段 跨廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程通訊則是利用電話IDN網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計(jì)中，是由S7-300 CPU315-2DP作為遠(yuǎn)程站點(diǎn)，其MPI通訊口進(jìn)行與TS Adapter II的通訊口，Profibus-DP通訊口作為與其他設(shè)備（如伺服系統(tǒng)等）的通訊口。PC/PG通過外置Modem與TS Adapter II通訊。 設(shè)計(jì)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(jié)論 新的控制系統(tǒng)全面提高了纖維濾棒成型機(jī)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(tǒng)為控制主體，不具備網(wǎng)絡(luò)通訊能力，遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的機(jī)組升級(jí)成為為具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的新型機(jī)組，大大提高了ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的競(jìng)爭(zhēng)力，勢(shì)必將成為國(guó)內(nèi)機(jī)組的主流機(jī)型。 參考文獻(xiàn) [1] 黃叔武、楊一平 注編，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程教程》，清華大學(xué)出版社 [2] 胡壽松 主編， 《自動(dòng)控制原理（第3版）》，國(guó)防工業(yè)出版社 [3] SIEMENS SIMATIC STEP7 程序設(shè)計(jì)編程手冊(cè)，西門子（中國(guó)）有限公司 [4] SIEMENS SIMATIC NET 說明手冊(cè)，西門子（中國(guó)）有限公司 [5] SIEMENS SIMATIC TS Adapter II說明手冊(cè)， 西門子（中國(guó)）有限公司 [6]易控 INSPEC通用組態(tài)軟件用戶手冊(cè)，北京九思易科技有限公司