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      PLC在混絲摻配控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

      2014-10-16 21:06:15喬海珍劉曉瑜
      科技資訊 2014年2期
      關(guān)鍵詞:應(yīng)用

      喬海珍++劉曉瑜

      摘 要:本文介紹了卷煙廠制絲生產(chǎn)線混絲摻配工藝段PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備組成、控制流程、流量控制與調(diào)節(jié)。闡述了該系統(tǒng)的硬件設(shè)置以及軟件設(shè)計。

      關(guān)鍵詞:制絲生產(chǎn) 混絲摻配 PLC 應(yīng)用

      中圖分類號:G64 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)01(b)-0031-01

      混絲摻配是卷煙廠制絲車間制絲工藝的核心生產(chǎn)工序之一。卷煙煙絲成分有葉絲、梗絲、膨脹絲、薄片絲、殘絲五種,每種卷煙產(chǎn)品這五種成分的含量都不同,在設(shè)計時就明確規(guī)定了這5種成分的摻配比例。摻配精度將直接影響成品煙絲的各項工藝指標(biāo)和成品卷煙的品質(zhì)。摻配控制系統(tǒng)有五臺核子秤,分別為葉絲秤、梗絲秤、膨脹絲秤、薄片絲秤、殘絲秤。葉絲秤是計量主秤,其他四臺核子秤是輔秤。在摻配過程中4個輔稱分別根據(jù)不同卷煙牌號設(shè)定的工藝指標(biāo)和主秤的流量來決定是否需要加入和加入的量。

      1 混絲摻配工藝段

      1.1 混絲摻配工藝段PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備組成

      混絲摻配工藝段控制系統(tǒng)由中央監(jiān)控計算機、可編程序控制器PLC(主站)、子站、變頻器、水分儀、核子秤及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)組成。圖1所示為混絲摻配工藝段設(shè)備組成。

      1.2 混絲摻配工藝段控制流程

      煙絲生產(chǎn)之前,中控上位機預(yù)先設(shè)置好各摻配秤的摻配比例,通過網(wǎng)絡(luò)傳送至摻配段的PLC。本段的PLC負(fù)責(zé)精確計量、控制核子秤稱量過程,實時輸出信號到變頻器,調(diào)節(jié)核子秤的電機轉(zhuǎn)速,進而控制摻配精度;同時負(fù)責(zé)檢測系統(tǒng)故障并顯示、報警。核子秤主要接收本段PLC發(fā)出的啟停、摻配比例等信號,并將狀態(tài)數(shù)據(jù)如:累計重量、瞬時流量等經(jīng)由現(xiàn)場總線傳回給本段PLC。每臺核子秤通過接收到的工藝段PLC的設(shè)定配比信號,來調(diào)節(jié)自身電機的轉(zhuǎn)速,以控制其瞬時流量。若瞬時流量與設(shè)定流量有偏差,則秤內(nèi)PLC比較設(shè)定值與實際值的偏差,經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出,控制變頻器調(diào)節(jié)皮帶秤的速度,實現(xiàn)流量跟蹤,進而達到實時控制摻配精度。

      2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)置

      2.1 可編程控制器的選擇

      (1)從混絲摻配系統(tǒng)的輸入/輸出信號數(shù)量以及工藝要求、軟件容量、運行速度等方面考慮,主控柜可編程控制器選用SIMATIC S7-400。SIMATIC S7-400是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。采用模塊化設(shè)計,性能范圍寬廣的不同模板可靈活組合,擴展十分方便。(2)五臺核子秤可編程序控制器均選用SIMATIC S7-300,S7-300是模塊化的中小型PLC系統(tǒng),它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。具備易于實現(xiàn)分布,易于用戶掌握等特點,是各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。

      2.2 變頻器的確定

      系統(tǒng)變頻器選用VLT 2800系列,它是目前市場上最小巧的多功能變頻器之一,它各項性能優(yōu)越,操作方便靈活,能滿足大部分工控場合的需求。同時具有常用工業(yè)現(xiàn)場總線使用的可選通訊接口模塊,便于系統(tǒng)功能擴展。摻配控制系統(tǒng)中5臺核子秤的電機均采用0.75 kW的三相交流電機,選用變頻器的輸出功率范圍為0.37~1.5 kW。

      3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

      對S7-400、S7-300系列可編程序控制器的編程采用SIMATIC MANGER STEP7 集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn),STEP7是運行在 WINDOWS操作系統(tǒng)平臺下的編程開發(fā)環(huán)境。通過STEP7編程軟件,使用梯形圖和語句表等形式進行編程,編譯好的程序可下載到可編程序控制器PLC中運行,也可在線監(jiān)控程序運行狀態(tài),完成程序調(diào)試。

      用戶程序由系統(tǒng)塊和用戶塊組成。用戶塊分成組織塊、功能塊、功能和數(shù)據(jù)塊。系統(tǒng)塊調(diào)用組織塊,組織塊調(diào)用實現(xiàn)不同用途的功能和功能塊。用戶數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)塊中,支持掉電保護。用戶塊的設(shè)計如下所述。

      3.1 組織塊(OB)

      (1)S7-400系列:OB1,OB32,OB35,OB81-87,OB100,OB101,OB102,OB121/122。

      (2)S7-300系列:OB1,OB35,OB82,OB85-87,OB100,OB121/122。

      3.2 功能(FC)

      包括:順序控制功能、特殊功能控制功能、電機參數(shù)控制功能、過程控制功能、與HMI通訊功能、功能子程序、以太網(wǎng)通訊功能。

      3.3 功能塊(FB)

      包括:計量功能塊、自動控制功能塊、 PID去皮功能塊、秤標(biāo)定功能塊、連鎖邏輯控制塊、網(wǎng)絡(luò)通訊處理功能塊、報警功能塊。

      3.4 數(shù)據(jù)塊(DB)

      包括:特殊功能控制數(shù)據(jù)塊、電機參數(shù)數(shù)據(jù)塊、過程控制數(shù)據(jù)塊、與HMI通訊數(shù)據(jù)塊、以太網(wǎng)通訊數(shù)據(jù)塊、DP網(wǎng)絡(luò)通訊、DP網(wǎng)絡(luò)診斷。

      4 結(jié)語

      該混絲摻配控制系統(tǒng)使用PLC替代傳統(tǒng)的繼電控制邏輯,在保證整個系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上,同時提高了核子皮帶秤的計量控制精度,從而保證了煙絲品質(zhì)。endprint

      摘 要:本文介紹了卷煙廠制絲生產(chǎn)線混絲摻配工藝段PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備組成、控制流程、流量控制與調(diào)節(jié)。闡述了該系統(tǒng)的硬件設(shè)置以及軟件設(shè)計。

      關(guān)鍵詞:制絲生產(chǎn) 混絲摻配 PLC 應(yīng)用

      中圖分類號:G64 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)01(b)-0031-01

      混絲摻配是卷煙廠制絲車間制絲工藝的核心生產(chǎn)工序之一。卷煙煙絲成分有葉絲、梗絲、膨脹絲、薄片絲、殘絲五種,每種卷煙產(chǎn)品這五種成分的含量都不同,在設(shè)計時就明確規(guī)定了這5種成分的摻配比例。摻配精度將直接影響成品煙絲的各項工藝指標(biāo)和成品卷煙的品質(zhì)。摻配控制系統(tǒng)有五臺核子秤,分別為葉絲秤、梗絲秤、膨脹絲秤、薄片絲秤、殘絲秤。葉絲秤是計量主秤,其他四臺核子秤是輔秤。在摻配過程中4個輔稱分別根據(jù)不同卷煙牌號設(shè)定的工藝指標(biāo)和主秤的流量來決定是否需要加入和加入的量。

      1 混絲摻配工藝段

      1.1 混絲摻配工藝段PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備組成

      混絲摻配工藝段控制系統(tǒng)由中央監(jiān)控計算機、可編程序控制器PLC(主站)、子站、變頻器、水分儀、核子秤及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)組成。圖1所示為混絲摻配工藝段設(shè)備組成。

      1.2 混絲摻配工藝段控制流程

      煙絲生產(chǎn)之前,中控上位機預(yù)先設(shè)置好各摻配秤的摻配比例,通過網(wǎng)絡(luò)傳送至摻配段的PLC。本段的PLC負(fù)責(zé)精確計量、控制核子秤稱量過程,實時輸出信號到變頻器,調(diào)節(jié)核子秤的電機轉(zhuǎn)速,進而控制摻配精度;同時負(fù)責(zé)檢測系統(tǒng)故障并顯示、報警。核子秤主要接收本段PLC發(fā)出的啟停、摻配比例等信號,并將狀態(tài)數(shù)據(jù)如:累計重量、瞬時流量等經(jīng)由現(xiàn)場總線傳回給本段PLC。每臺核子秤通過接收到的工藝段PLC的設(shè)定配比信號,來調(diào)節(jié)自身電機的轉(zhuǎn)速,以控制其瞬時流量。若瞬時流量與設(shè)定流量有偏差,則秤內(nèi)PLC比較設(shè)定值與實際值的偏差,經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出,控制變頻器調(diào)節(jié)皮帶秤的速度,實現(xiàn)流量跟蹤,進而達到實時控制摻配精度。

      2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)置

      2.1 可編程控制器的選擇

      (1)從混絲摻配系統(tǒng)的輸入/輸出信號數(shù)量以及工藝要求、軟件容量、運行速度等方面考慮,主控柜可編程控制器選用SIMATIC S7-400。SIMATIC S7-400是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。采用模塊化設(shè)計,性能范圍寬廣的不同模板可靈活組合,擴展十分方便。(2)五臺核子秤可編程序控制器均選用SIMATIC S7-300,S7-300是模塊化的中小型PLC系統(tǒng),它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。具備易于實現(xiàn)分布,易于用戶掌握等特點,是各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。

      2.2 變頻器的確定

      系統(tǒng)變頻器選用VLT 2800系列,它是目前市場上最小巧的多功能變頻器之一,它各項性能優(yōu)越,操作方便靈活,能滿足大部分工控場合的需求。同時具有常用工業(yè)現(xiàn)場總線使用的可選通訊接口模塊,便于系統(tǒng)功能擴展。摻配控制系統(tǒng)中5臺核子秤的電機均采用0.75 kW的三相交流電機,選用變頻器的輸出功率范圍為0.37~1.5 kW。

      3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

      對S7-400、S7-300系列可編程序控制器的編程采用SIMATIC MANGER STEP7 集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn),STEP7是運行在 WINDOWS操作系統(tǒng)平臺下的編程開發(fā)環(huán)境。通過STEP7編程軟件,使用梯形圖和語句表等形式進行編程,編譯好的程序可下載到可編程序控制器PLC中運行,也可在線監(jiān)控程序運行狀態(tài),完成程序調(diào)試。

      用戶程序由系統(tǒng)塊和用戶塊組成。用戶塊分成組織塊、功能塊、功能和數(shù)據(jù)塊。系統(tǒng)塊調(diào)用組織塊,組織塊調(diào)用實現(xiàn)不同用途的功能和功能塊。用戶數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)塊中,支持掉電保護。用戶塊的設(shè)計如下所述。

      3.1 組織塊(OB)

      (1)S7-400系列:OB1,OB32,OB35,OB81-87,OB100,OB101,OB102,OB121/122。

      (2)S7-300系列:OB1,OB35,OB82,OB85-87,OB100,OB121/122。

      3.2 功能(FC)

      包括:順序控制功能、特殊功能控制功能、電機參數(shù)控制功能、過程控制功能、與HMI通訊功能、功能子程序、以太網(wǎng)通訊功能。

      3.3 功能塊(FB)

      包括:計量功能塊、自動控制功能塊、 PID去皮功能塊、秤標(biāo)定功能塊、連鎖邏輯控制塊、網(wǎng)絡(luò)通訊處理功能塊、報警功能塊。

      3.4 數(shù)據(jù)塊(DB)

      包括:特殊功能控制數(shù)據(jù)塊、電機參數(shù)數(shù)據(jù)塊、過程控制數(shù)據(jù)塊、與HMI通訊數(shù)據(jù)塊、以太網(wǎng)通訊數(shù)據(jù)塊、DP網(wǎng)絡(luò)通訊、DP網(wǎng)絡(luò)診斷。

      4 結(jié)語

      該混絲摻配控制系統(tǒng)使用PLC替代傳統(tǒng)的繼電控制邏輯,在保證整個系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上,同時提高了核子皮帶秤的計量控制精度,從而保證了煙絲品質(zhì)。endprint

      摘 要:本文介紹了卷煙廠制絲生產(chǎn)線混絲摻配工藝段PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備組成、控制流程、流量控制與調(diào)節(jié)。闡述了該系統(tǒng)的硬件設(shè)置以及軟件設(shè)計。

      關(guān)鍵詞:制絲生產(chǎn) 混絲摻配 PLC 應(yīng)用

      中圖分類號:G64 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)01(b)-0031-01

      混絲摻配是卷煙廠制絲車間制絲工藝的核心生產(chǎn)工序之一。卷煙煙絲成分有葉絲、梗絲、膨脹絲、薄片絲、殘絲五種,每種卷煙產(chǎn)品這五種成分的含量都不同,在設(shè)計時就明確規(guī)定了這5種成分的摻配比例。摻配精度將直接影響成品煙絲的各項工藝指標(biāo)和成品卷煙的品質(zhì)。摻配控制系統(tǒng)有五臺核子秤,分別為葉絲秤、梗絲秤、膨脹絲秤、薄片絲秤、殘絲秤。葉絲秤是計量主秤,其他四臺核子秤是輔秤。在摻配過程中4個輔稱分別根據(jù)不同卷煙牌號設(shè)定的工藝指標(biāo)和主秤的流量來決定是否需要加入和加入的量。

      1 混絲摻配工藝段

      1.1 混絲摻配工藝段PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備組成

      混絲摻配工藝段控制系統(tǒng)由中央監(jiān)控計算機、可編程序控制器PLC(主站)、子站、變頻器、水分儀、核子秤及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)組成。圖1所示為混絲摻配工藝段設(shè)備組成。

      1.2 混絲摻配工藝段控制流程

      煙絲生產(chǎn)之前,中控上位機預(yù)先設(shè)置好各摻配秤的摻配比例,通過網(wǎng)絡(luò)傳送至摻配段的PLC。本段的PLC負(fù)責(zé)精確計量、控制核子秤稱量過程,實時輸出信號到變頻器,調(diào)節(jié)核子秤的電機轉(zhuǎn)速,進而控制摻配精度;同時負(fù)責(zé)檢測系統(tǒng)故障并顯示、報警。核子秤主要接收本段PLC發(fā)出的啟停、摻配比例等信號,并將狀態(tài)數(shù)據(jù)如:累計重量、瞬時流量等經(jīng)由現(xiàn)場總線傳回給本段PLC。每臺核子秤通過接收到的工藝段PLC的設(shè)定配比信號,來調(diào)節(jié)自身電機的轉(zhuǎn)速,以控制其瞬時流量。若瞬時流量與設(shè)定流量有偏差,則秤內(nèi)PLC比較設(shè)定值與實際值的偏差,經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出,控制變頻器調(diào)節(jié)皮帶秤的速度,實現(xiàn)流量跟蹤,進而達到實時控制摻配精度。

      2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)置

      2.1 可編程控制器的選擇

      (1)從混絲摻配系統(tǒng)的輸入/輸出信號數(shù)量以及工藝要求、軟件容量、運行速度等方面考慮,主控柜可編程控制器選用SIMATIC S7-400。SIMATIC S7-400是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。采用模塊化設(shè)計,性能范圍寬廣的不同模板可靈活組合,擴展十分方便。(2)五臺核子秤可編程序控制器均選用SIMATIC S7-300,S7-300是模塊化的中小型PLC系統(tǒng),它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。具備易于實現(xiàn)分布,易于用戶掌握等特點,是各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。

      2.2 變頻器的確定

      系統(tǒng)變頻器選用VLT 2800系列,它是目前市場上最小巧的多功能變頻器之一,它各項性能優(yōu)越,操作方便靈活,能滿足大部分工控場合的需求。同時具有常用工業(yè)現(xiàn)場總線使用的可選通訊接口模塊,便于系統(tǒng)功能擴展。摻配控制系統(tǒng)中5臺核子秤的電機均采用0.75 kW的三相交流電機,選用變頻器的輸出功率范圍為0.37~1.5 kW。

      3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

      對S7-400、S7-300系列可編程序控制器的編程采用SIMATIC MANGER STEP7 集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn),STEP7是運行在 WINDOWS操作系統(tǒng)平臺下的編程開發(fā)環(huán)境。通過STEP7編程軟件,使用梯形圖和語句表等形式進行編程,編譯好的程序可下載到可編程序控制器PLC中運行,也可在線監(jiān)控程序運行狀態(tài),完成程序調(diào)試。

      用戶程序由系統(tǒng)塊和用戶塊組成。用戶塊分成組織塊、功能塊、功能和數(shù)據(jù)塊。系統(tǒng)塊調(diào)用組織塊,組織塊調(diào)用實現(xiàn)不同用途的功能和功能塊。用戶數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)塊中,支持掉電保護。用戶塊的設(shè)計如下所述。

      3.1 組織塊(OB)

      (1)S7-400系列:OB1,OB32,OB35,OB81-87,OB100,OB101,OB102,OB121/122。

      (2)S7-300系列:OB1,OB35,OB82,OB85-87,OB100,OB121/122。

      3.2 功能(FC)

      包括:順序控制功能、特殊功能控制功能、電機參數(shù)控制功能、過程控制功能、與HMI通訊功能、功能子程序、以太網(wǎng)通訊功能。

      3.3 功能塊(FB)

      包括:計量功能塊、自動控制功能塊、 PID去皮功能塊、秤標(biāo)定功能塊、連鎖邏輯控制塊、網(wǎng)絡(luò)通訊處理功能塊、報警功能塊。

      3.4 數(shù)據(jù)塊(DB)

      包括:特殊功能控制數(shù)據(jù)塊、電機參數(shù)數(shù)據(jù)塊、過程控制數(shù)據(jù)塊、與HMI通訊數(shù)據(jù)塊、以太網(wǎng)通訊數(shù)據(jù)塊、DP網(wǎng)絡(luò)通訊、DP網(wǎng)絡(luò)診斷。

      4 結(jié)語

      該混絲摻配控制系統(tǒng)使用PLC替代傳統(tǒng)的繼電控制邏輯,在保證整個系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上,同時提高了核子皮帶秤的計量控制精度,從而保證了煙絲品質(zhì)。endprint

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