1 前言
　　卷煙企業(yè)的生產(chǎn)流程蒂轨，主要是：制絲蕊蝗、卷接盯捌、包裝烁巫。而制絲線（Prime line）是確保保證卷煙質(zhì)量穩(wěn)定的生產(chǎn)線署隘，同時(shí)制絲線也是的工藝流程最長、工序最繁雜亚隙、設(shè)備種類最多的生產(chǎn)線磁餐。制絲線的自動(dòng)控制方式，是按葉線掰砌、梗線瞪殖、配比、加香加料等工藝段劃分学岔，先獨(dú)立通過PLC掛接現(xiàn)場總線（Fieldbus）的方式完成工藝段的控制咪朴，然后再通過以太網(wǎng)（Ethernet）將各工藝段相聯(lián)，最終完成相應(yīng)的數(shù)控采集糠味、監(jiān)控吆踏。這種控制模式在當(dāng)前的卷煙行業(yè)內(nèi)得到了最廣泛的應(yīng)用。
　　2 當(dāng)前制絲線電控系統(tǒng)簡介及問題分析
　　2.1卷煙廠制絲線電控系統(tǒng)
　　制絲線電控系統(tǒng)是卷煙廠制絲生產(chǎn)線的控制核心渊伐。系統(tǒng)示意圖如圖1轩丁。

　　圖1 卷煙廠制絲線電控系統(tǒng)示意圖

　　原電控系統(tǒng)的各個(gè)工藝段由PLC、觸摸屏多析、現(xiàn)場I/O站組成控制系統(tǒng)仙商，現(xiàn)場總線將各部件聯(lián)接；現(xiàn)場層與監(jiān)控管理層通過以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行聯(lián)接初祠。
　　在生產(chǎn)現(xiàn)場钞钙，各工藝段的PLC負(fù)責(zé)本工藝段的控制，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求声离，發(fā)送相應(yīng)控制指令芒炼；現(xiàn)場總線傳送指令到達(dá)現(xiàn)場I/O站，完成對現(xiàn)場執(zhí)行器件的控制术徊，同時(shí)采集現(xiàn)場傳感器的信號本刽，回傳至PLC。觸摸屏顯示相關(guān)的生產(chǎn)

參數(shù)赠涮，供現(xiàn)場人員了解生產(chǎn)線狀況子寓，接收現(xiàn)場人員的生產(chǎn)操作命令。
　　監(jiān)控管理層笋除，交換機(jī)通過以太網(wǎng)將現(xiàn)場層與監(jiān)控管理層聯(lián)接斜友。服務(wù)器采集現(xiàn)場的生產(chǎn)信息炸裆，生成相應(yīng)報(bào)表；監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)狀況鲜屏，并可發(fā)布生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃烹看。
　　現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題
　　在原電控系統(tǒng)中，各工藝段相對獨(dú)立墙歪，工序固定單一囚缝，適合固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。但當(dāng)前卷煙市場競爭激烈抄瀑，新產(chǎn)品的開發(fā)投產(chǎn)要求工藝技術(shù)不斷改進(jìn)旧匈，此時(shí)這類電控系統(tǒng)的剛性就暴露無遺。工藝段進(jìn)行調(diào)整時(shí)隆惊，整個(gè)工藝段的電控系統(tǒng)要重新設(shè)計(jì)闯智；制絲線的整線調(diào)整就等同于新建一條生產(chǎn)線。此外蹬寸，現(xiàn)場觸摸屏的人機(jī)界面功能單薄犹耻，而且當(dāng)現(xiàn)場操作觸摸屏出現(xiàn)問題時(shí)，其所負(fù)責(zé)的監(jiān)控的工藝段就無法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能广柴；更為嚴(yán)重的是春探，當(dāng)控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)停機(jī)（包括正常停機(jī)和故障停機(jī)）時(shí)，整條制絲生產(chǎn)線就不能正常生產(chǎn)才嘀。整個(gè)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁雜辑皿、難于維護(hù)，無法適應(yīng)目前先進(jìn)的柔性生產(chǎn)理念的要求跋炕。
　　新電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　控制體系的選擇
　　卷煙廠的自動(dòng)化已由簡單的生產(chǎn)車間自動(dòng)控制赖晶、辦公室的計(jì)算機(jī)使用，延伸到了管理層辐烂、控制層遏插、現(xiàn)場層的方方面面。正如菲尼克斯電氣在2004年首次提出信息控制一體化的理念 — 即以實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)（Real Time Ethernet）完成企業(yè)內(nèi)所有設(shè)備的聯(lián)接纠修，實(shí)現(xiàn)信息流的暢通無阻胳嘲。在此選用的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET，正是基于這一理念扣草，由INTERBUS CLUB（由菲尼克斯電氣主導(dǎo)）與PROFIBUS USER ORGANISATION（由西門子主導(dǎo)） 共同推出了胎围。
　　PROFINET是一個(gè)整體的解決方案，它使用TCP/IP和IT標(biāo)準(zhǔn)德召，符合基于工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)化體系。PROFINET能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)場總線的無縫集成汽纤；它可以滿足用于所有客戶需要的統(tǒng)一的通信上岗，將現(xiàn)場總線傳輸現(xiàn)場信息的實(shí)時(shí)性福荸、使用方便、診斷功能強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)膀概，與工業(yè)以太網(wǎng)的多主站疤草、通用性、同時(shí)能夠通過采用不同速率來傳輸大數(shù)量信息的特點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來度限。
　　現(xiàn)場操作員終端的選擇
　　為更好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控孩板，此次選用了PPC 5315工控機(jī)（菲尼克斯電氣）。此種型號的工控機(jī)滿足了原有的現(xiàn)場顯示需求浙梗，同時(shí)提供通用的WINDOWS運(yùn)行平臺(tái)蛆删，可以同時(shí)運(yùn)行多套主機(jī)商開發(fā)的程序；PCI务冠、ISA通用擴(kuò)展槽捅悦、雙以太網(wǎng)口等接口，使通過外接擴(kuò)展卡增強(qiáng)系統(tǒng)功能異常簡單丈揖。另外考慮到工業(yè)現(xiàn)場溫度較高目露、濕度較大、且粉塵較多旁咙、設(shè)備工作時(shí)震動(dòng)頻率大惯波，此工控機(jī)采用無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、工業(yè)硬盤且?guī)Х勒鸢惭b裝置椿疗÷┓澹可維護(hù)性較好，同時(shí)數(shù)據(jù)信息得到良好保護(hù)变丧。
　　其它控制系統(tǒng)器件的選擇
　　正常情況下芽狗，PLC、現(xiàn)場I/O等器件痒蓬，選用符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品即可童擎。不過，因采用了最新的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET攻晒，相關(guān)器件的接口就有了新的要求顾复。PLC要求具備PROFINET接口，現(xiàn)場I/O子站的耦合器要求具備PROFINET接口鲁捏。此外芯砸，交換機(jī)要求支持PROFINET功能，這樣才能傳送實(shí)時(shí)信號给梅。
　　控制系統(tǒng)實(shí)施
　　新控制系統(tǒng)的建立
　　PROFINET交換機(jī)構(gòu)建冗余光纖環(huán)網(wǎng)假丧，各工藝段的電氣設(shè)備不再按物理劃分，全部就近接入工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET。各工藝段的邏輯結(jié)構(gòu)在組態(tài)時(shí)完成幢耍，與硬件位置無關(guān)链愉。
　　現(xiàn)場操作員終端通過PROFINET與所有控制段PLC通訊，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)控制段設(shè)備的授權(quán)監(jiān)控忿和，同時(shí)還通過PROFINET與生產(chǎn)管理層連接拦吓，直接從生產(chǎn)管理層獲得生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、批次任務(wù)渤惦、配方參數(shù)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)子敷，并將相關(guān)生產(chǎn)段的生產(chǎn)信息傳遞給生產(chǎn)管理層。
　　數(shù)據(jù)服務(wù)器同樣通過以太網(wǎng)接入工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET舵邦，采集相關(guān)數(shù)據(jù)任团。無線以太網(wǎng)交換機(jī)可以使工程師的無線設(shè)備便捷地連入網(wǎng)絡(luò)開展工作。

　　新的制絲線控制流程

　　自動(dòng)配葉工序按照卷煙葉組配方要求恒襟，完成片煙原料和煙梗的自動(dòng)組配赂裸；片煙預(yù)處理工序?qū)⒏黝愋偷燃壍钠瑹熂訙鼗爻彼缮ⅰ⒓恿贤浼玻鶕?jù)葉組配方要求完成批量配葉任務(wù)贾虽；制葉絲工序?qū)⒒旌虾筚A存到規(guī)定時(shí)間后的煙片由貯葉柜輸出，經(jīng)篩分吼鱼、切絲蓬豁、葉絲加濕進(jìn)入烘絲環(huán)節(jié)；煙梗預(yù)處理工序?qū)煿菇肃；爻避浕胤啵邆錈煿Ｖ平z的條件；制梗絲工序?qū)⑻幚砗玫臒煿Ｓ少A柜輸出琐谤，經(jīng)蒸梗蟆技、壓梗、風(fēng)冷斗忌、金屬探測等质礼，進(jìn)入切梗絲機(jī)；混合加香工序?qū)崿F(xiàn)葉絲织阳、梗絲眶蕉、二氧化碳膨脹煙絲、薄片絲唧躲、回用煙絲的比例摻兌和均勻加香造挽；貯絲喂絲工序?qū)⒓酉愫筚A存8小時(shí)以上的煙絲送至對應(yīng)的卷接機(jī)組。
　　控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的要點(diǎn)
　　傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)乱孩，要求同一工藝段的電氣器件必須通過總線電纜直接相連憨净。工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET無此要求纽宇，只需就近將電氣器件接入交換機(jī)，在組態(tài)時(shí)就可完成邏輯結(jié)構(gòu)的構(gòu)建竭豺。因而在此要求打破舊有的思維编苛，依據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢來完成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
　　新的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET控制系統(tǒng)裤魔，帶來一個(gè)問題，大量的設(shè)備直接連在網(wǎng)絡(luò)中猩僧，導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)包充斥網(wǎng)絡(luò)赖巴，造成通訊效能下降。解決

辦法就是使用VLAN（虛擬局域網(wǎng)）纲析，即在交換機(jī)中啟動(dòng)VLAN功能（參見具體產(chǎn)品說明書）猩刁，將邏輯上屬于同一工藝段的電氣器件劃歸同一個(gè)VLAN。
　　結(jié)語
　　新電控系統(tǒng)的PROFINET網(wǎng)絡(luò)集成了強(qiáng)大功能农浓，從網(wǎng)絡(luò)安裝到基于web診斷的整個(gè)自動(dòng)化解決方案的實(shí)現(xiàn)新蟆；PROFINET的模塊化結(jié)構(gòu)可非常容易地?cái)U(kuò)展和包含其他功能；PROFINET提供標(biāo)準(zhǔn)化的獨(dú)立于制造商的工程接口右蕊，它能夠方便地把各個(gè)制造商的設(shè)備和組件集成到單一系統(tǒng)中琼稻。PPC5135的人機(jī)界面友好，不僅使現(xiàn)場的監(jiān)控更便捷饶囚，同時(shí)其通訊功能使車間總控室可以實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場生產(chǎn)情況帕翻。
　　新的控制系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議簡化為一種，極大地節(jié)約了構(gòu)建成本萝风、未來維護(hù)成本嘀掸。同時(shí)為未來柔性制絲系統(tǒng)的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ)。 

 

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