工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET革新卷煙制絲線(xiàn)的電控系統

　　卷煙企業(yè)的生產(chǎn)流程，主要是：制絲、卷接、包裝。而制絲線(xiàn)（Prime line）是確保保證卷煙質(zhì)量穩定的生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)制絲線(xiàn)也是的工藝流程最長(cháng)、工序最繁雜、設備種類(lèi)最多的生產(chǎn)線(xiàn)。制絲線(xiàn)的自動(dòng)控制方式，是按葉線(xiàn)、梗線(xiàn)、配比、加香加料等工藝段劃分，先獨立通過(guò)PLC掛接現場(chǎng)總線(xiàn)（Fieldbus）的方式完成工藝段的控制，然后再通過(guò)以太網(wǎng)（Ethernet）將各工藝段相聯(lián)，最終完成相應的數控采集、監控。這種控制模式在當前的卷煙行業(yè)內得到了最廣泛的應用。
　　2 當前制絲線(xiàn)電控系統簡(jiǎn)介及問(wèn)題分析
　　2.1卷煙廠(chǎng)制絲線(xiàn)電控系統
　　制絲線(xiàn)電控系統是卷煙廠(chǎng)制絲生產(chǎn)線(xiàn)的控制核心。系統示意圖如圖1。

　　圖1 卷煙廠(chǎng)制絲線(xiàn)電控系統示意圖

　　原電控系統的各個(gè)工藝段由PLC、觸摸屏、現場(chǎng)I/O站組成控制系統，現場(chǎng)總線(xiàn)將各部件聯(lián)接；現場(chǎng)層與監控管理層通過(guò)以太網(wǎng)交換機進(jìn)行聯(lián)接。
　　在生產(chǎn)現場(chǎng)，各工藝段的PLC負責本工藝段的控制，根據生產(chǎn)工藝要求，發(fā)送相應控制指令；現場(chǎng)總線(xiàn)傳送指令到達現場(chǎng)I/O站，完成對現場(chǎng)執行器件的控制，同時(shí)采集現場(chǎng)傳感器的信號，回傳至PLC。觸摸屏顯示相關(guān)的生產(chǎn)參數，供現場(chǎng)人員了解生產(chǎn)線(xiàn)狀況，接收現場(chǎng)人員的生產(chǎn)操作命令。
　　監控管理層，交換機通過(guò)以太網(wǎng)將現場(chǎng)層與監控管理層聯(lián)接。服務(wù)器采集現場(chǎng)的生產(chǎn)信息，生成相應報表；監控計算機實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)生產(chǎn)狀況，并可發(fā)布生產(chǎn)調度計劃。
　　現有系統存在的問(wèn)題
　　在原電控系統中，各工藝段相對獨立，工序固定單一，適合固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。但當前卷煙市場(chǎng)競爭激烈，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)投產(chǎn)要求工藝技術(shù)不斷改進(jìn)，此時(shí)這類(lèi)電控系統的剛性就暴露無(wú)遺。工藝段進(jìn)行調整時(shí)，整個(gè)工藝段的電控系統要重新設計；制絲線(xiàn)的整線(xiàn)調整就等同于新建一條生產(chǎn)線(xiàn)。此外，現場(chǎng)觸摸屏的人機界面功能單薄，而且當現場(chǎng)操作觸摸屏出現問(wèn)題時(shí)，其所負責的監控的工藝段就無(wú)法實(shí)現人機交互的功能；更為嚴重的是，當控制系統的集中監控計算機停機（包括正常停機和故障停機）時(shí)，整條制絲生產(chǎn)線(xiàn)就不能正常生產(chǎn)。整個(gè)電控系統結構繁雜、難于維護，無(wú)法適應目前先進(jìn)的柔性生產(chǎn)理念的要求。
　　新電控系統的設計
　　控制體系的選擇
　　卷煙廠(chǎng)的自動(dòng)化已由簡(jiǎn)單的生產(chǎn)車(chē)間自動(dòng)控制、辦公室的計算機使用，延伸到了管理層、控制層、現場(chǎng)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)內所有設備的聯(lián)接，實(shí)現信息流的暢通無(wú)阻。在此選用的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET，正是基于這一理念，由INTERBUS CLUB（由菲尼克斯電氣主導）與PROFIBUS USER ORGANISATION（由西門(mén)子主導） 共同推出了。
　　PROFINET是一個(gè)整體的解決方案，它使用TCP/IP和IT標準，符合基于工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)化體系。PROFINET能夠實(shí)現與現場(chǎng)總線(xiàn)的無(wú)縫集成；它可以滿(mǎn)足用于所有客戶(hù)需要的統一的通信，將現場(chǎng)總線(xiàn)傳輸現場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)性、使用方便、診斷功能強和經(jīng)濟性的特點(diǎn)，與工業(yè)以太網(wǎng)的多主站、通用性、同時(shí)能夠通過(guò)采用不同速率來(lái)傳輸大數量信息的特點(diǎn)有機地結合起來(lái)。
　　現場(chǎng)操作員終端的選擇
　　為更好地實(shí)現現場(chǎng)監控，此次選用了PPC 5315工控機（菲尼克斯電氣）。此種型號的工控機滿(mǎn)足了原有的現場(chǎng)顯示需求，同時(shí)提供通用的WINDOWS運行平臺，可以同時(shí)運行多套主機商開(kāi)發(fā)的程序；PCI、ISA通用擴展槽、雙以太網(wǎng)口等接口，使通過(guò)外接擴展卡增強系統功能異常簡(jiǎn)單。另外考慮到工業(yè)現場(chǎng)溫度較高、濕度較大、且粉塵較多、設備工作時(shí)震動(dòng)頻率大，此工控機采用無(wú)風(fēng)扇設計、工業(yè)硬盤(pán)且帶防震安裝裝置?？删S護性較好，同時(shí)數據信息得到良好保護。