Inline在卷煙廠(chǎng)集中風(fēng)力平衡系統中的應用

1 引言
在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中，卷接集中風(fēng)力平衡系統是一項應用于卷煙機和接咀機組上的風(fēng)力集中供給和風(fēng)力自動(dòng)平衡技術(shù)。本項目改造數臺（套）卷接機組，拆除單臺設備原有的高壓風(fēng)機與除塵裝置，應用風(fēng)力平衡調節技術(shù)，建立集中工藝風(fēng)力與除塵系統來(lái)替代卷接機組原有的單機風(fēng)力與除塵系統。
該系統具有完善的風(fēng)力供給功能、顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，為保證各卷接機組連續、高效、穩定運行，系統風(fēng)力穩壓控制和卷接機組風(fēng)力自動(dòng)平衡顯得尤為重要。項目采用phoenix（菲尼克斯電氣）的inline i/o模塊和siemens的profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)，實(shí)現了系統的穩定性控制目標。

2 profibus-dp與inline i/o模塊概述
2.1 現場(chǎng)總線(xiàn)
隨著(zhù)制造業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化中分散化結構的迅速增長(cháng)，現場(chǎng)總線(xiàn)的應用日益廣泛，現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現了數字和模擬輸入/輸出模塊、智能信號裝置、電機起動(dòng)器和過(guò)程調節裝置與可編程邏輯控制器（plc）和pc之間的數據通訊，把i/o通道分散到實(shí)際需要的現場(chǎng)設備附近，從而使整個(gè)系統的工程費用、裝配費用、硬件成本、設備調試和維修成本減少到最少。標準化的現場(chǎng)總線(xiàn)具有開(kāi)放的通訊接口，透明的通訊協(xié)議，允許用戶(hù)選用不同的制造商生產(chǎn)的分散i/o裝置和現場(chǎng)設備。主流的現場(chǎng)總線(xiàn)包括interbus、profibus等。
2.2 profibus-dp
profibus符合現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準和歐洲過(guò)程現場(chǎng)總線(xiàn)系統標準（iec61158/en50170 v.2）,適合于自動(dòng)化工廠(chǎng)中單元級和現場(chǎng)級符合profibus標準的自動(dòng)化系統和現場(chǎng)設備數據通訊網(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)段內最多只允許32個(gè)從站），根據總線(xiàn)長(cháng)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(xiàn)產(chǎn)品可以滿(mǎn)足各種不同的總線(xiàn)系統（interbus、profibus-dp、devicenet、ethernet、profinet）的遠程工業(yè)現場(chǎng)接入工程，具有很好的開(kāi)放性，inline站只需要配置相應的總線(xiàn)耦合器就可以接入不同的現場(chǎng)總線(xiàn)系統。
inline采用模塊化設計，模塊體積小巧，即插即用，接線(xiàn)采用籠式彈簧連接技術(shù)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，可靠，現場(chǎng)條件適應性強,靈活的接線(xiàn)方式和可靠的接觸效果，增強了總線(xiàn)系統的可靠性和可維護性。inline模塊種類(lèi)齊全，數字量i/o模塊可以提供1、2、3線(xiàn)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(guò)前連接器可以方便實(shí)現信號電纜的屏蔽和接地。inline功能模塊全，可提供rs232、rs485/422通訊模塊、增量型/絕對型編碼器模塊、高速計數器模塊、溫度pid控制模塊、分布式cpu等，可以根據需要組建靈活配置的i/o分布式遠程子站。
inline電機起動(dòng)器為集成電子式結構，體積小巧，安裝方便?？筛鶕撦d設定額定電流值以適應不同功率的電機，可在線(xiàn)監控電機工作電流，具有電機過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流保護，通過(guò)選配的電機溫度控制模塊可以實(shí)時(shí)監控電機的工作溫度，保護電機，通過(guò)選配的電機剎車(chē)模塊可以實(shí)現快速的電機制動(dòng)。
inline系統采用特殊設計的高強度工業(yè)硬件平臺，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，相應的強電回路、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(hù)帶電插拔系統中的任何i/o模塊，而不會(huì )對模塊造成損壞。這對于系統的維護與檢修有著(zhù)很大的幫助，用戶(hù)就可以在繼續維持系統運行的同時(shí)更換有故障的模塊，而不會(huì )影響整個(gè)系統其它部分的正常運行。inline模塊自帶多種指示燈，可以在模塊上實(shí)現站、模塊、通道的診斷。

3 基于inline技術(shù)的工程設計
3.1 項目設計
青島卷煙廠(chǎng)目標設計總共34臺卷接機組，分成8個(gè)卷接集中工藝風(fēng)力平衡系統；共建立1套控制系統，2條profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)，現場(chǎng)的數字量、模擬量采集及過(guò)程控制均通過(guò)profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現?？刂葡到y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(xiàn)長(cháng)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(xiàn)長(cháng)度約500米；8個(gè)系統配置8臺變頻器，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（ppc5112）實(shí)現數據采集和系統監控功能；控制系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖如圖1所示。