基于現場(chǎng)總線(xiàn)的煙葉復烤控制系統

1 引言
目前，隨著(zhù)煙草工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò )為基礎的分布式自動(dòng)控制系統的應用日益廣泛，這種系統把工業(yè)生產(chǎn)體系分成生產(chǎn)現場(chǎng)和控制中心兩大部分，通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )把它們連接起來(lái)，并在它們之間雙向傳送信息以協(xié)調運作。一個(gè)控制中心可以遠程實(shí)時(shí)地監控分布在附近的多個(gè)生產(chǎn)現場(chǎng)，形成一個(gè)分布式自動(dòng)控制體系。該系統使工人遠離嘈雜的或有害的生產(chǎn)現場(chǎng)，改善了工作條件，實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)無(wú)人值守，少人維護，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 )為基礎的分布式自動(dòng)控制系統一直是國內外工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的趨勢。這種控制模式已經(jīng)在國內外煙草系統以及其它行業(yè)廣泛推廣，它對優(yōu)化我國產(chǎn)業(yè)結構，提升整體工業(yè)的科技水平和競爭力有著(zhù)十分重要的意義。

2 煙草復烤機的工藝原理
煙葉復烤機是打葉復烤線(xiàn)中的主要設備，其作用是調整煙葉水分，去除煙葉中的雜氣，殺滅煙葉中的蟲(chóng)卵和病菌，使煙葉含水率、溫度滿(mǎn)足預壓打包機的工藝要求，以便長(cháng)期貯存、醇化和人工發(fā)酵，使煙葉質(zhì)量趨于規范一致。

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

3煙片復烤段自動(dòng)化系統
3.1 煙片復烤線(xiàn)自動(dòng)化系統
煙片復烤線(xiàn)自動(dòng)化系統主要包括:
(1) 數字量部分:全線(xiàn)電機58臺，每個(gè)電機回路由空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器構成，其中需變頻調速的電機為13臺?，F場(chǎng)傳感器(光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān))若干。
(2) 模擬量部分:各干燥區溫度利用PID調節實(shí)現自動(dòng)控制。

3.2 電氣控制流程
電氣控制設計為手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式。自動(dòng)控制是由操作員通過(guò)觸摸屏上操作按鈕給PLC發(fā)布命令，而PLC響應執行。運行時(shí)，觸摸屏(HMI)對PLC運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監控;手動(dòng)控制只作為維修和調試的輔助手段。

本著(zhù)使物料順通的原則，全線(xiàn)啟動(dòng)時(shí)，從設備尾端至首端逆向啟動(dòng)。全線(xiàn)停車(chē)時(shí)，從首端至尾端順向停車(chē)。

3.3 設計思想
本控制系統的設計思想是跟蹤國際上自動(dòng)控制領(lǐng)域的新技術(shù)，使其具有先進(jìn)性、高可靠性，實(shí)用性和可維護性。實(shí)現打葉復烤線(xiàn)的生產(chǎn)過(guò)程智能化和管控一體化。該線(xiàn)采用現場(chǎng)總線(xiàn)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(guò)三層網(wǎng)絡(luò )(管理網(wǎng)、控制網(wǎng)、設備網(wǎng))實(shí)現對生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化控制和管理。

本系統全線(xiàn)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);設備總線(xiàn)采用CC-Link現場(chǎng)開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )，監控系統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(xiàn)達到了和諧統一，其它低壓電氣元件采用德國金鐘-默勒和西門(mén)子公司產(chǎn)品，提高了該項目的科學(xué)技術(shù)含量，增加了系統的穩定性，從而便于操作與維修。

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