摘 要：本文通過對卷煙廠的過濾嘴棒生產線的現(xiàn)場條件分析，介紹了用PLC+PC實現(xiàn)對生產過濾嘴棒的甘油脂自動輸送系統(tǒng)的數(shù)據采集處理、各環(huán)節(jié)檢測控制、系統(tǒng)監(jiān)控管理等自動化、網絡化控制過程。 關鍵詞：甘油脂 PLC+PC 自動輸送 控制管理 　　濾嘴棒成型機是香煙的過濾嘴生產的主要設備，其生產所用的固化劑是甘油脂。目前，我國成型機只帶有一個儲油箱，儲油箱的甘油脂是由人工進行注入，平均每個工班加注2～3次，工人勞動強度大，在加注過程中不可避免的造成浪費，不利于企業(yè)管理。在此，我們介紹PLC+PC甘油脂自動控制管理系統(tǒng)。 1、現(xiàn)場條件及設計思想 　　卷煙廠的濾嘴棒生產線一般由幾臺到十幾臺成型機組成，這對集中甘油脂自動供料控制和管理帶來便利，各成型機組即是生產線的一部分，又相對獨立。因此，系統(tǒng)設計應具備： 　　①能對各機臺的儲油箱的液位、加注、機臺的啟、停狀態(tài)等進行檢測，并對油箱加注進行控制。當生產線上某臺機組的啟動、停止或發(fā)生故障時，不影響整個系統(tǒng)的正常工作。并在每個機臺設有故障診斷用I/O口，便于維修。 　?、谀軐泄┯偷母视椭圻M行油料注入和輸出的控制，液位和流量的數(shù)據采集存儲，并通過人機界面顯示。甘油脂槽的油脂注入使用兩臺泵，可同時工作，也可分別單獨工作，控制方式可手動，也可自動，系統(tǒng)對注入的油液具有累計儲存和顯示。同樣，油脂的輸出也用兩臺泵，采用一開一備工作方式，控制同樣具有手動和自動，系統(tǒng)能對實際消耗總量進行累計儲存和顯示。油槽的加注控制信號由油槽液位傳感器產生，輸出信號由各機臺儲油箱液位傳感器產生，當生產線無加注請求時，輸出泵處于待機狀態(tài)。系統(tǒng)具有報警功能。 　?、圮囬g控制室的計算機系統(tǒng)能對整個甘油脂自動輸送系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控、數(shù)據統(tǒng)計管理，并通過網絡與廠管理控制中心進行信息傳送。監(jiān)控時，計算機具有良好的人機界面，全中文顯示，主畫面為三維效果系統(tǒng)狀況圖，對系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)參數(shù)進行數(shù)據采集、整理、統(tǒng)計和顯示，并可隨時調用和打印。出故障時，能自動顯示故障部位，并給予故障提示，自動記錄故障內容和時間。 　?、艹尚蜋C、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70m。 2、系統(tǒng)硬件結構 　　根據現(xiàn)場條件和設計思想，整個系統(tǒng)分監(jiān)控管理層和現(xiàn)場測控層，如圖1系統(tǒng)結構框圖所示。監(jiān)控管理層由1臺PC機承擔，現(xiàn)場測控層由PLC主站和現(xiàn)場機臺從站組成。各層通過PROFIBUS工業(yè)現(xiàn)場總線連接。 　　監(jiān)控PC機：監(jiān)控選用IBMPC機，配有CITECT V5軟件和CP5611現(xiàn)場總線接口卡，通過PROFIBUS-FMS工業(yè)現(xiàn)場總線獲取PLC等數(shù)據采集設備中的數(shù)據，這樣工業(yè)PC與現(xiàn)場總線連接成能完成組態(tài)、運行、操作、存儲和打印等功能的完整的控制網絡系統(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，它具有強大的處理能力，并集成了PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線接口裝置。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，同時進行甘油脂槽油料注入和輸出的控制、液位和流量的數(shù)據采集處理和從站ET200控制。為方便現(xiàn)場操作，PLC配有獨立的OP操作面板、數(shù)據處理顯示和報警功能。PLC的主要控制和數(shù)采的輸入輸出信號見表1。 [align=center] 表1 主要輸入輸出信號 Table 1 mostly in-out signal[/align] 　　現(xiàn)場機臺從站：從站以ET200S遠程I/O模塊為核心，用于機臺的儲油箱的液位、加注、機臺的啟停狀態(tài)等檢測，并對加料進行控制。從站裝于機臺內，通過模板IM151與PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線連接，按主/從模式向現(xiàn)場設備提供輸出數(shù)據并向CPU或上位機饋送輸入數(shù)據。I/O模塊帶可編程口用于故障檢測。 3、系統(tǒng)軟件結構 　　系統(tǒng)軟件主要包括PLC程序、OP操作面板程序、網絡配置和上位機監(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)設置、編程、測試、調試和文檔處理。PLC程序由組織塊（0B）、功能（FC）、數(shù)據塊（DB）構成。其中，OB是系統(tǒng)操作程序與用戶程序之間的接口，用于控制程序的運行。主程序循環(huán)OB1采用CALL指令調用功能FC程序。 　　OB1如下： 　　CALL FC1 　　CALL FC2 　　CALL FC3 　　FC是用戶子程序，為了方便編程和調試，用戶程序采用模塊結構，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)據檢測（FC1），甘油脂輸入和輸出的控制（FC2），從站ET200測控（FC3）等。用戶程序采用邏輯梯形圖編寫,如其FC3如下： 　　DB是用戶定義的用于存取數(shù)據的存儲區(qū)。另外，PLC程序還包含輔助程序，如循環(huán)中斷OB35、時間錯誤OB80、電源故障OB81、診斷中斷OB82、插入/移走模板中斷OB83、CPU硬件錯誤OB84、優(yōu)先級錯誤OB85、機架故障OB86、通訊錯誤OB87、編程錯誤OB121、訪問錯誤OB122等 　　3.2 OP操作面板程序 　　為方便現(xiàn)場操作，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軟件進行組態(tài)，其主要功能是系統(tǒng)啟/停、自動/手動轉換、急停等操作和現(xiàn)場工作狀態(tài)及數(shù)據顯示等。 　　3.3 網絡配置 　　網絡組態(tài)采用SIEMENS公司的SIMATIC NET，NCM S7 PROFIBUS組態(tài)軟件完成PROFIBUS S7通訊網的網絡組態(tài)。 　　在上微機設計安裝CP5611網卡，在PLC主站安裝CP342-5通訊模塊，通過PROFIBUS S7通訊電纜完成上微機與PLC主站之間的通訊網絡硬件組態(tài)。 　　3.4 監(jiān)控軟件設計 　　監(jiān)控計算機用戶軟件是在Windows2000平臺上，應用SIEMENS公司的CITECT V5軟件開發(fā)的。監(jiān)控計算機以三維效果系統(tǒng)狀況圖的形式輸出系統(tǒng)各設備運轉狀態(tài)、甘油脂瞬態(tài)流量和累計流量、甘油槽液位，并可對系統(tǒng)啟動和停止、輸出泵的選擇及控制、輸入泵的選擇及控制等進行操作，同時，還裝有STES7 V5.1，可對PLC進行遠程編程或修改。為防止非專職操作人員非法操作，系統(tǒng)設有專職人員登錄窗口。由于用戶軟件運行于Windows2000操作系統(tǒng)平臺之上，給用戶將來建立工廠管理網帶來方便。 4、其它應考慮的問題 　　4.1 由于工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，干擾較大，我們對PLC 交流供電采用380/220V的隔離變壓器（變壓器級間屏蔽層接地），對其進行懸浮供電，以隔離由電網引入的干擾。線路敷設時，將PLC控制信號線與交流電源線分開布線，最大限度的降低靜電和電磁感應干擾。這樣做的好處是把輸入和輸出、強電和弱電明顯隔離分開，進一步減小干擾，同時也避免了接線錯誤。 　　4.2 在控制柜結構設計時，要充分注意到散熱和防塵問題。因熱量向上散發(fā)，發(fā)熱元器件盡可能裝于柜子的上部，并增設散熱風扇，通風道的進出口要進行防塵處理。 　　4.3在現(xiàn)場系統(tǒng)調試時，PLC應對流量計、液位計、甘油槽等進行計數(shù)校驗。 　　4.4如果監(jiān)控計算機、PLC、ET200距離太遠，則應考慮增設中繼站。 5、綜述 　　用PLC+PC實現(xiàn)的甘油脂自動輸送系統(tǒng)控制已用于卷煙廠生產，幾年來的實踐證明，該系統(tǒng)抗干擾能力強，控制精度高，實現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據采集處理、系統(tǒng)各環(huán)節(jié)狀況檢測控制、系統(tǒng)監(jiān)控管理等全方位、全數(shù)字化、全開放的控制過程自動化、系統(tǒng)網絡化，為企業(yè)降低了生產成本。 參考文獻： 　　[1] SIEMENS公司，SIMATIC S7-300可編程序控制器硬件與安裝手冊. 2002.5 　　[2] SIEMENS公司，SIMATIC S7 V5.1編程手冊. 2002.5 　　[3] SIEMENS公司，SIMATIC S7-300和S7-400語句表編程. 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應用技術[M] . 北京航空航天大學出版社，2003.9