基于現(xiàn)場總線的煙葉復(fù)烤控制系統(tǒng)

1 引言
目前，隨著煙草工業(yè)自動化水平的不斷發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的分布式自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，這種系統(tǒng)把工業(yè)生產(chǎn)體系分成生產(chǎn)現(xiàn)場和控制中心兩大部分，通過專用網(wǎng)絡(luò)把它們連接起來，并在它們之間雙向傳送信息以協(xié)調(diào)運(yùn)作。一個控制中心可以遠(yuǎn)程實(shí)時地監(jiān)控分布在附近的多個生產(chǎn)現(xiàn)場，形成一個分布式自動控制體系。該系統(tǒng)使工人遠(yuǎn)離嘈雜的或有害的生產(chǎn)現(xiàn)場，改善了工作條件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無人值守，少人維護(hù)，降低人力成本，而且減少了生產(chǎn)誤差，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，因此以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的分布式自動控制系統(tǒng)一直是國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的趨勢。這種控制模式已經(jīng)在國內(nèi)外煙草系統(tǒng)以及其它行業(yè)廣泛推廣，它對優(yōu)化我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升整體工業(yè)的科技水平和競爭力有著十分重要的意義。

2 煙草復(fù)烤機(jī)的工藝原理
煙葉復(fù)烤機(jī)是打葉復(fù)烤線中的主要設(shè)備，其作用是調(diào)整煙葉水分，去除煙葉中的雜氣，殺滅煙葉中的蟲卵和病菌，使煙葉含水率、溫度滿足預(yù)壓打包機(jī)的工藝要求，以便長期貯存、醇化和人工發(fā)酵，使煙葉質(zhì)量趨于規(guī)范一致。

整個復(fù)烤機(jī)是由煙片復(fù)烤機(jī)、碎葉處理機(jī)、貯柜組成。其中，煙片復(fù)烤機(jī)主要由進(jìn)料段、干燥段、冷卻段、回潮段、出料段、網(wǎng)帶和管路系統(tǒng)組成。進(jìn)、出料段與輸送帶一起組成了煙片輸送系統(tǒng);干燥段由風(fēng)上吹干燥區(qū)、風(fēng)下吹干燥區(qū)和排潮系統(tǒng)組成，干燥段各小區(qū)溫度自動控制，各區(qū)溫度按照烘干溫度曲線設(shè)定;冷卻段的作用是將干燥后的煙片溫度降至一定攝示度，并使之穩(wěn)定，為煙片回潮作好準(zhǔn)備;回潮段的作用是將煙片回潮以后滿足預(yù)壓打包的要求。碎葉處理段的功能是將收集來的篩砂機(jī)和打葉風(fēng)分段的碎片烘干到打包所要求的水分并按碎片的規(guī)格區(qū)分，將較大尺寸的碎片送至打包段，較小的碎片單獨(dú)安裝或另行處理。貯柜用于貯存煙片，起緩沖作用。

3煙片復(fù)烤段自動化系統(tǒng)
3.1 煙片復(fù)烤線自動化系統(tǒng)
煙片復(fù)烤線自動化系統(tǒng)主要包括:
(1) 數(shù)字量部分:全線電機(jī)58臺，每個電機(jī)回路由空氣開關(guān)、接觸器、繼電器構(gòu)成，其中需變頻調(diào)速的電機(jī)為13臺?，F(xiàn)場傳感器(光電開關(guān)、接近開關(guān))若干。
(2) 模擬量部分:各干燥區(qū)溫度利用PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動控制。

3.2 電氣控制流程
電氣控制設(shè)計(jì)為手動、自動兩種控制方式。自動控制是由操作員通過觸摸屏上操作按鈕給PLC發(fā)布命令，而PLC響應(yīng)執(zhí)行。運(yùn)行時，觸摸屏(HMI)對PLC運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控;手動控制只作為維修和調(diào)試的輔助手段。

本著使物料順通的原則，全線啟動時，從設(shè)備尾端至首端逆向啟動。全線停車時，從首端至尾端順向停車。

3.3 設(shè)計(jì)思想
本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是跟蹤國際上自動控制領(lǐng)域的新技術(shù)，使其具有先進(jìn)性、高可靠性，實(shí)用性和可維護(hù)性。實(shí)現(xiàn)打葉復(fù)烤線的生產(chǎn)過程智能化和管控一體化。該線采用現(xiàn)場總線和分布式I/O控制技術(shù)，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)優(yōu)勢，通過三層網(wǎng)絡(luò)(管理網(wǎng)、控制網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng))實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的自動化控制和管理。

本系統(tǒng)全線采用日本三菱公司的最新控制技術(shù)，PLC為QNA系列產(chǎn)品，控制網(wǎng)采用MELSECNT/10網(wǎng);設(shè)備總線采用CC-Link現(xiàn)場開放網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控系統(tǒng)采用日本三菱公司新近推出的高新科技產(chǎn)品A985GOT;變頻器等主要元器件也都采用該公司產(chǎn)品，從而使全線達(dá)到了和諧統(tǒng)一，其它低壓電氣元件采用德國金鐘-默勒和西門子公司產(chǎn)品，提高了該項(xiàng)目的科學(xué)技術(shù)含量，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而便于操作與維修。

全線由一組PLC作為主站控制層，設(shè)備層由遠(yuǎn)程I/O模塊、遠(yuǎn)程編程模塊、變頻器、模擬量遠(yuǎn)程輸入輸出模塊等組成?？紤]到現(xiàn)場布線的方便，減少電纜鋪設(shè)的工作量，將本地控制部分均由遠(yuǎn)程I/O模塊實(shí)現(xiàn)。變頻器作為子站掛接在設(shè)備網(wǎng)上通過CC-Link連接。為了達(dá)到模擬量控制精度的要求，避免電纜過長帶來的信號衰減問題，也將模擬量輸入、輸出模塊掛接在設(shè)備網(wǎng)上，這樣既節(jié)約了電纜，又很好的克服了信號衰減及不穩(wěn)定因素。另外，為了便于操作，將觸摸屏置于現(xiàn)場，也將其作為子站掛在設(shè)備網(wǎng)上。這樣，整個系統(tǒng)的控制思路非常清晰明了，上層由PLC作為控制層;遠(yuǎn)程I/O模塊、變頻器、觸摸屏等均作為子站設(shè)備層通過CC-Link與PLC進(jìn)行通訊，并通過10網(wǎng)摸板與上層管理網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)的啟動、停止以及變頻器的數(shù)據(jù)調(diào)整均可以通過對現(xiàn)場觸摸屏的操作實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)思路為操作工的工作帶來了方便，由于各部分均只由一根網(wǎng)線(屏蔽雙絞線)連接，因此為系統(tǒng)安裝和維修也帶來了很大的方便，同時也降低了成本。