現場總線Profibus和乙太網技術在菸草制絲線控制系統的應用

引言
　　制絲生產線是捲菸生產的第一道工序，包括葉絲生產線和梗絲生產線，其目的是將復烤廠加工後的菸葉及煙梗分別進行回潮、加料、切絲、烘絲，然後將加工後的菸絲按照工藝要求進行摻配、加香，生產出適用於捲菸的成品菸絲。制絲線控制系統的穩定、可靠運行是保證菸絲質量的關鍵。
　　上海高楊國際菸草有限公司的制絲線，是20世紀90年代初從德國引進，全線五套可編程控制器採用的是Siemens公司的S5——135U系列產品，各PLC配有一臺段監控機，段監控機的CP528處理器與PLC通信，只能一對一的操作。在控制系統改造中，以菸草行業要求的準確配方、均勻摻兌、精確配料和質量穩定，提高信息化水平為目的，從設計的可靠性、先進性、開放性、可擴展性、網絡化出發，採用現場總線技術分布式控制和乙太網相結合，完成制絲線控制系統改造的設計、實施。
制絲線控制系統概述
　　在上海高楊國際菸草有限公司制絲線控制系統改造項目中按照分散控制、集中管理、數據共享的原則，採用了信息層、控制層和設備層（傳感/執行層）三級網絡結構，實現生產線控制和管理的管控一體化系統。
根據用戶要求將系統中的S5PLC升級為S7—400PLC，使用現場總線控制方案，選用ET200S分布式I/O，ET200S結構緊湊，模塊無間隙安裝，擴展和更換方便、直接，可以熱插拔。7.5kW以下除變頻器、軟起動器控制以外的電動機均採用DSle—x型高性能電動機起動器控制。將變頻器、電動機起動單元、現場I/O水分儀、流量計、電子秤聯入Profibus—DP網，通過網絡傳遞數據信息，實現數據採集、參數設定等數字信息交換及過程控制。同時各PLC配以CP443—1乙太網通信模塊，連接到帶光纖口的SiemensOSMITP62工業乙太網交換機，掛入光纖環網，各PLC系統之間以及PLC與監控機之間通過抗電磁幹擾能力強的100M光纖環網連接。監控機的監控軟體選用Intellution公司的iFIX3.5。同時為了方便現場巡檢人員的巡視檢查，在葉片處理段、梗處理段、葉絲處理段放置四臺15in現場監控站（MP370）。
　　由於選用的OSM集成基於Web管理（WBM），可通過IE瀏覽器觀察網絡上各個交換機的狀態，根據登錄權限還可對之進行相應操作。這樣便於遠程監控控制系統通信狀態。
　　根據工藝要求，電控系統改造全線劃分為五個工藝段、五組PLC：葉片處理段ZS1、葉絲處理段ZS3、煙梗處理段ZS5、梗絲處理段ZS6、風力餵絲段ZS4。
　　制絲線控制系統從上到下分為數據管理層、集中監控層、設備控制層，網絡結構如圖2所示。

1數據信息管理層
硬體組成：由上位管理計算機、印表機、交換機等組成。
軟體平臺：微軟SQLServer2000資料庫、VisualBasic開發軟體和iFIXiClient。
信息交換網絡：TCP/IP乙太網。
功能：實現生產任務的調度下發；現場生產情況的監測；報表的統計、保存、查詢、列印；儲櫃儲存物料的信息查詢；PLC控制櫃的狀態監測；關鍵工藝參數的歷史變化趨勢圖等。本層向上與廠管理系統如SPC系統進行數據通信，向廠領導和各職能部門發布生產數據，為廠裡的決策提供依據；向下通過控制網絡與控制執行層和設備層進行數據通信，對車間生產線進行監控，以實現集中監控和管理。
2集中監控層
硬體組成：採用分布式、客戶端/伺服器結構，由兩臺冗餘的iFIXSCADA伺服器，一臺iFIXSCADA的本地iClient客戶端，構成集中監控系統。分別對制絲葉線、梗線監控。
軟體平臺：iFIXSCADA/iClient監控組態軟體。
信息交換網絡：光纖環行工業乙太網、TCP/IP乙太網。
功能：接收生產管理上位管理機發出的任務（批次與配方參數），發送至設備控制層各相應生產段的PLC，集中指揮控制生產線的運行，同時將生產線設備的運行情況、實時工藝、批次統計數據上傳生產管理上位管理機。