Inline在卷煙廠集中風(fēng)力平衡系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言
在卷煙生產(chǎn)過程中，卷接集中風(fēng)力平衡系統(tǒng)是一項(xiàng)應(yīng)用于卷煙機(jī)和接咀機(jī)組上的風(fēng)力集中供給和風(fēng)力自動(dòng)平衡技術(shù)。本項(xiàng)目改造數(shù)臺(tái)（套）卷接機(jī)組，拆除單臺(tái)設(shè)備原有的高壓風(fēng)機(jī)與除塵裝置，應(yīng)用風(fēng)力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，建立集中工藝風(fēng)力與除塵系統(tǒng)來替代卷接機(jī)組原有的單機(jī)風(fēng)力與除塵系統(tǒng)。
該系統(tǒng)具有完善的風(fēng)力供給功能、顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為保證各卷接機(jī)組連續(xù)、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)風(fēng)力穩(wěn)壓控制和卷接機(jī)組風(fēng)力自動(dòng)平衡顯得尤為重要。項(xiàng)目采用phoenix（菲尼克斯電氣）的inline i/o模塊和siemens的profibus-dp現(xiàn)場總線，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制目標(biāo)。

2 profibus-dp與inline i/o模塊概述
2.1 現(xiàn)場總線
隨著制造業(yè)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化中分散化結(jié)構(gòu)的迅速增長，現(xiàn)場總線的應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入/輸出模塊、智能信號(hào)裝置、電機(jī)起動(dòng)器和過程調(diào)節(jié)裝置與可編程邏輯控制器（plc）和pc之間的數(shù)據(jù)通訊，把i/o通道分散到實(shí)際需要的現(xiàn)場設(shè)備附近，從而使整個(gè)系統(tǒng)的工程費(fèi)用、裝配費(fèi)用、硬件成本、設(shè)備調(diào)試和維修成本減少到最少。標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場總線具有開放的通訊接口，透明的通訊協(xié)議，允許用戶選用不同的制造商生產(chǎn)的分散i/o裝置和現(xiàn)場設(shè)備。主流的現(xiàn)場總線包括interbus、profibus等。
2.2 profibus-dp
profibus符合現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)和歐洲過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（iec61158/en50170 v.2）,適合于自動(dòng)化工廠中單元級(jí)和現(xiàn)場級(jí)符合profibus標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。profibus的通訊協(xié)議可以分為：fms、dp和pa，profibus-dp是一個(gè)令牌網(wǎng)，邏輯令牌只含有一個(gè)主站，即屬于主－從網(wǎng)絡(luò)，只存在一個(gè)主站，可以有多個(gè)從站（在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)最多只允許32個(gè)從站），根據(jù)總線長度的不同（≤1000m）,傳輸速率從9.6kbit/s～12mbit/s。
2.3 phoenix i/o模塊
菲尼克斯電氣提供的inline系列總線產(chǎn)品可以滿足各種不同的總線系統(tǒng)（interbus、profibus-dp、devicenet、ethernet、profinet）的遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場接入工程，具有很好的開放性，inline站只需要配置相應(yīng)的總線耦合器就可以接入不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
inline采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊體積小巧，即插即用，接線采用籠式彈簧連接技術(shù)，接線簡單，可靠，現(xiàn)場條件適應(yīng)性強(qiáng),靈活的接線方式和可靠的接觸效果，增強(qiáng)了總線系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。inline模塊種類齊全，數(shù)字量i/o模塊可以提供1、2、3線制連接方式，有1/2/4/8/16/32 i/o點(diǎn)多種通道模塊可以選擇，模擬量模塊有1/2/4/8通道模塊可以選擇，同時(shí)模擬量模塊通過前連接器可以方便實(shí)現(xiàn)信號(hào)電纜的屏蔽和接地。inline功能模塊全，可提供rs232、rs485/422通訊模塊、增量型/絕對(duì)型編碼器模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、溫度pid控制模塊、分布式cpu等，可以根據(jù)需要組建靈活配置的i/o分布式遠(yuǎn)程子站。
inline電機(jī)起動(dòng)器為集成電子式結(jié)構(gòu)，體積小巧，安裝方便?？筛鶕?jù)負(fù)載設(shè)定額定電流值以適應(yīng)不同功率的電機(jī)，可在線監(jiān)控電機(jī)工作電流，具有電機(jī)過載、過壓、過流保護(hù)，通過選配的電機(jī)溫度控制模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的工作溫度，保護(hù)電機(jī)，通過選配的電機(jī)剎車模塊可以實(shí)現(xiàn)快速的電機(jī)制動(dòng)。
inline系統(tǒng)采用特殊設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺(tái)，從而可耐受振動(dòng)、高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾。配置完成整個(gè)子站后，相應(yīng)的強(qiáng)電回路、i/o電源回路、邏輯電源回路之間自動(dòng)完成隔離。
inline允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何i/o模塊，而不會(huì)對(duì)模塊造成損壞。這對(duì)于系統(tǒng)的維護(hù)與檢修有著很大的幫助，用戶就可以在繼續(xù)維持系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)更換有故障的模塊，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)其它部分的正常運(yùn)行。inline模塊自帶多種指示燈，可以在模塊上實(shí)現(xiàn)站、模塊、通道的診斷。

3 基于inline技術(shù)的工程設(shè)計(jì)
3.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)
青島卷煙廠目標(biāo)設(shè)計(jì)總共34臺(tái)卷接機(jī)組，分成8個(gè)卷接集中工藝風(fēng)力平衡系統(tǒng)；共建立1套控制系統(tǒng)，2條profibus-dp現(xiàn)場總線，現(xiàn)場的數(shù)字量、模擬量采集及過程控制均通過profibus-dp現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)配置如下：plc為1套s7-300（cpu315-2dp），該cpu作為profibus（1）dp主站，通訊速率為500k bit/s，總線長度約100米;在s7-300上配置一個(gè)通訊模塊cp342-5，作為profibus（2）dp主站，通訊速率為187k bit/s，總線長度約500米；8個(gè)系統(tǒng)配置8臺(tái)變頻器，作為pprofibus（1）dp從站）和16個(gè)i/o站（profibus（2）dp從站，其中除塵段8個(gè)，卷接風(fēng)力平衡8個(gè)；在s7-300上另配置一個(gè)通訊模塊cp343-1，與工控機(jī)（ppc5112）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控功能；控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。