基于PLC與現(xiàn)場總線技術(shù)的B1卷煙包裝機組

3 改造設(shè)計方案
3．1 改造總體框圖
原BI機組的主機BE、RC、FHZ／NK的控制系統(tǒng)不在同一套控制柜中，各部分通過開關(guān)量交換設(shè)備運行信息。BE機的主要動作是由機械裝置完成，各部分共同特點為檢測信號多，執(zhí)行元件少。針對這一特點，整體改造BI機組，其改造框圖如圖2所示。

3．2 BI主機改造
控制器采用高性價比的S7-400 PLC，該器件是西門子公司生產(chǎn)的高性能大型PLC控制系統(tǒng)，具有高速、穩(wěn)定、可靠、開放等特點。該軟件功能強大，具有面向?qū)ο?、直觀的用戶界面，易于使用。新的設(shè)計只保留極少數(shù)的繼電器，控制邏輯由PLC實現(xiàn)。去除繼電器后多出來的空間用于放置PLC的子站點，PLC的子站點主要包括通訊、輸入輸出和特殊功能等模塊。改造BI主機主要是對其角度反饋系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和調(diào)速傳動系統(tǒng)進行改造。圖3為BI主機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

3．2．1 角度反饋裝置的改造
采用絕對型編碼器替換原機的增量型編碼器。與增量型編碼器相比，絕對型編碼器實時反饋輸出角度值，無需通過脈沖計數(shù)方式計算設(shè)備當(dāng)前角度，即使設(shè)備斷電，在恢復(fù)供電后也可立即知道斷電前的角度值，并立即投入生產(chǎn)，無需重新尋找零脈沖。
3．2．2 主驅(qū)動的改造
鑒于現(xiàn)今交流變頻技術(shù)已具有較高的可靠性，可取消原系統(tǒng)直流電機、直流調(diào)速器和智能隨動單元，采用交流電機加變頻器方式實現(xiàn)主機速度控制。同時，采用BI主機的改進機型BO機特點，在其控制臺增加手動調(diào)速電位器，便于操作和維護人員調(diào)試保養(yǎng)設(shè)備。
3．2．3 輔助驅(qū)動系統(tǒng)的改造
除主驅(qū)動系統(tǒng)外，BI主機還有進料傳送帶、下煙道電機、盒皮膠輥、封簽?zāi)z輥和出口傳送帶等5個輔助驅(qū)動裝置。這些輔助驅(qū)動的直流電機全部改為普通交流調(diào)速電機，均選用西門子420變頻器控制。
3．2．4 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改造
需調(diào)節(jié)控制BI主機的烘干轉(zhuǎn)塔的加熱溫度(雖然原機有油加熱器，但一般不用，因為設(shè)備在卷包車間內(nèi)工作時潤滑油是絕對不會出現(xiàn)凍結(jié)的)。原機溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)由Pt100熱電阻、TEMPMOD A176／A177轉(zhuǎn)換板、測溫板SMC-MAX(A30)、A／D轉(zhuǎn)換板SMC-02B(A24)、和固態(tài)繼電器、加熱器組成。改造溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在保留原機的熱電阻和加熱器的基礎(chǔ)上，取消熱電阻轉(zhuǎn)為4～20 mA的模塊TEMPMOD A176／A177，而將熱電阻的線直接引入控制柜，接至西門子PLC的模擬量模塊。溫度調(diào)節(jié)采用軟PID實現(xiàn)，由西門子PLC的PID功能塊控制加熱器溫度。
3．2．5 人機界面的改造
采用液晶觸摸屏技術(shù)代替老式的CRT顯示和鍵盤輸入，大大減輕機組重量，縮小外形體積，提高顯示質(zhì)量，并新增有關(guān)整機的參數(shù)設(shè)置、產(chǎn)耗分析、故障信息報警定位等功能。采用全中文菜單設(shè)置監(jiān)控功能，實現(xiàn)運行狀態(tài)顯示、車速顯示、參數(shù)設(shè)置、故障指示、交班記錄等；設(shè)置有密碼功能防止無關(guān)人員改動參數(shù)。維修密碼可授權(quán)給機器維修人員。