基于Profinet总线 打叶复烤线自动控制系统
. Profinet总线简介
. 本系统配置
. 软件控制流程及上位控制系统具备 功能
. 批次管理
. 集中监控功能
. 报表及统计功能
. 设备控制功能
. 电机保护功能
. 模拟量控制回路
. 在线诊断功能
. 报警功能
. 调节控制功能
. 防止网络干扰 措施
. ProfibusDP网络干扰问题 解决
零
总体架构
控制系统完成 功能
项目实施中 难点分析及其解决办法
结束语
引言
Profinet是由profibus全世界组织推出 新 代基于工业以太网技术 自动化总线质量,作为 项战略性 技术创新,Profinet为自动化通信领域提供了 个完整 解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全及网络安全等当前自动化领域 热点话题,并且作为跨供应商 技术可以完全兼容工业以太网和现有 现场总线（如profibus）技术,保护现有投资。Profinet技术基于工业以太网技术,使用TCP/IP和IT质量,TCP/IP是IT领域关于通讯协议方面 事实上 质量,尽管其响应时间大概在 零零ms 量级,不过对工厂控制级 应用来说,这个响应时间就足够了,对于传感器和执行器设备之间 资料统计交换,系统对响应时间 要求更为严格,为此,Profinet提供了 个优化 基于以太网第 层 实时通讯通道,Profinet实时通讯 典型响应时间是 - 零ms。
Profinet网络对接入 网络设备有要求,所采用 可编程控制器PL 分布式IO需有PN接口,网络交换机必须支持Profinet协议。
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各工艺段均有完善 声光故障报警及消除功能,可在监控操作屏上对报警进行确认,并通过不同 颜色区别故障 状态。
各工艺段 联锁信号（如启动条件,故障停机等）采用硬联锁,即无源触点给另 工艺段,没有采用西门子 基于组件 自动化软件CBA,狗粮快讯网报道记者,因为打叶复烤各工艺段之间需要相互传递 工艺参数几乎没有,仅是顺序启动之间 信号联锁,又因该软件为付费软件。
咸阳烟叶复烤有限责任公司打叶复烤线作为西北地区唯 家打叶复烤企业,本次技术改造为就地全新改造,所以我们大胆应用了西门子新新 Profinet总线系统。
喂料机 底带、提升带,打辊、内外循环风机 电机,挑选台电机,储叶柜 底带等需要调节 电机均选用变频控制,并采用DP总线与PLC通讯并交换资料统计,实现数字化信息交换。
在项目 实施过程中,新难 莫过于防止网络 干扰,为此设计时,设计院充分考虑了防止强、弱电 相互干扰,在电缆桥架 敷设方面分为强电桥架和弱电 控制电缆桥架,但尽管设计很合理,但实施起来比较难,狗粮快讯网编辑部获悉,特别是在子站 零米附近 零V来往电源、 V直流电源及通讯电缆、光缆会汇总到 起,开始考虑先不要隔离,如果干扰厉害可以考虑在桥架中间加隔板 措施来解决干扰 问题。经过 年多 试运行,实践证明在 零零米以内桥架中间不加隔板可以防止干扰,Profinet总线 抗干扰能力还是比较强 。在此需要注明 点是,狗粮快讯网这样 报道,在与设备厂家签订技术协议时,为防止通讯不可靠,造成双方扯皮,要求各设备厂家 通讯网线（含SIEMENSIEPC质量电缆、工业以太网光缆）由项目乙方自行购置,由甲方指定品牌。
我公司工艺电控系统为防止 线灰尘经常造成 电气故障,将各工艺配电控制主柜及变频器均放置在车间 间附房内,主柜由可编程控制器PLC到现场I/O之间Profinet网络通讯采用工业以太网光纤连接,根据交换机之间 距离选用定长光纤(规格为西门子 XV 零- BT 零/ / 零,即定长为 零零、 零、 零零米长度),有效解决了网络干扰 问题。
打叶复烤线作为卷烟厂 “ 车间”,承担着原料 预处理和深加工,它 精细化加工直接决定着卷烟厂 产品性能和品质,近年随着打叶复烤线 技术改造 加快, 些新工艺和新技术 应用大大提高了打叶复烤线 技术水平。
控制系统具有手动和自动两种工作方式,维修设备时采用单机手动模式,正常 时采用自动模式。手动模式时,操作人员通过现场子站 按钮启停相应电机,也可通过现场操作屏控制启停电磁阀等执行器动作。在自动模式下,中控操作人员（现场设备为远程模式）可以通过操作工作站画面上 启动、停止功能键实现对 线 自动控制。
控制系统在系统故障时会及时报系统那个器件故障,方便了操作及维护人员。系统提供网络通讯状态指示功能,及时帮助现场维修人员判断网络故障。
控制系统对每台电机都提供保护功能,同时每个工艺段为防止意外 设备及人身事故,根据操作便利性分段设置急停开关,当有紧急情况可以拍下即停按钮,电控系统即切断动力电源,防止设备及人员伤亡事故。
本系统上位监控软件选用GE公司 iFix资料统计采集及监控软件,通过工业以太网Profinet具有与下位机系统（及各工艺段PLC系统）通讯 能力,实时监控多台下位机 工作状态,显示 过程中 工作曲线,具有远程控制能力,向下位机采集资料统计,对历史资料统计进行存贮、查询、显示、打印等功能。打叶复烤线 网络架构如下（其中黄绿色线为Profinet网络,紫色线为Profibus网络,其余为普通以太网）。
本系统选用SCALANCEX系列工业交换机,它具有以下几个特点，低成本优化 光学和电气接口数量,无缝集成在Profinet诊断解决方案中,即使故障时,也能通过非常快速 网络重新配置（＜零. s）,可靠通讯。通过优先级划分,优化支持实时技术。本系统 各工艺段与现场I/O通讯 网络交换机选用SCALANCEX 零 - 交换机,且现场I/O子站连接物理长度超过 零零米时,也需要通过SCALANCEX 零 - 光交换机予以扩展,各工艺段之间 通讯采用SCALANCEX 零 - 交换机,并连接成光纤环网,确保系统可靠通讯,本 线厂房面积 零零平米,共使用SCALANCEX 零 - 数量 个。
本系统针对I/O点多 关键工艺段预处理、打叶复烤及叶片复烤可编程控制器选用SIEMENS公司 CPU - DP,通过通讯处理器CP - 扩展两个工业以太网口, 个口用于连接上位控制系统,另 个口连接分布式I/零站。其余工艺段选用CPU - PN/DP作为各工艺段电控系统 主控制器,开关量、模拟量信号、和普通小电机 信号采集和控制均通过安放在现场 分布式I/O站实现。变频器通过DP总线连接,如果该工艺段DP从站即变频器数量超过 个,则需通过CP - 通讯模块扩展DP口接入PLC。分布式I/O站(PROFINET总线接口模块,规格型号 ES - AA 零-零AB零)、红外水分仪、电子皮带秤等通过Profinet与PLC通讯。
标签，Profinet运动控制plc
根据打叶复烤线流程,按照工艺配置要求,主要控制流程如下，
每 批任务完成自动生成 报表,包括批次管理、配方参数管理、开始结束时间、工艺质量分析汇总等统计参数,便于质检部门评价产品质量情况。
由于车间所有 变频器选用 是西门子MM 零系列,其与PLC 通讯是通过DP总线相连,且为防止现场灰尘,故将所有变频器集中到附房中 电控柜中,这样DP线缆实际布线也简单了,但问题恰恰出在变频器 通讯方面。问题在于波特率 设置要 致（在能满足通讯实时性要求 条件下,尽可能 降低通讯波特率,DP/ 通讯比较可靠 通讯速率为 零零bps、 零零bps。）,终端电阻除通讯模块起始端要打在on,分支末尾 终端电阻也要打在on,这样可有效解决 般通讯干扰问题。
监控工作站通过图形化界面对 线进行实时监控。控制功能包括 线 控制模式选购,工艺参数和设备参数 设定, 线 启停等。监视功能采用图形界面,并完全按照 线工艺流程布置,具有 线设备单机、分段或全局工艺流程设备运行状态显示及工艺参数实时显示功能。中控系统配置有视频监控功能,除可以监控设备运行状况外,还可以监控人流、物流情况,为 中控和车间现场管理提供了方便,且具有设备常见故障报警视频监控图像自动切换功能。设备监控系统还具有安全权限管理设置功能,操作人员或系统管理人员进入监控系统必须先登录,通过不同用户身份 安全级别进行权限控制,从而保证系统 安全正常运行。
监控计算机有 种控制选购模式,分别为本地/远程,当各工艺段选购远程时,系统通过从中央控制系统可以依次启动本地设备,并下发任务单,为 及工艺资料统计采集管理系统正常工作做好准备。当需要现场调试、运行或检修设备时,可以选购本地控制模式,可以通过现场 启动、停止按钮对电机进行本地控制。
该系统于曾经 月 日投入运行,历时 年跨两个 季节,加工原烟近 . 万担,加工 产品质量获得客户 致好评,系统设计先进、完善、合理,故障率低。系统诊断功能帮助操作维护人员迅速判断故障并提示,设备之间 通讯连接以图形形式组态,无需编程。系统层次清晰、结构简单、系统布线少,便于维护,也使得企业取得了良好 经济效益。
软件控制流程按照工艺流程 相反方向,上 工艺段启动完成给下 工艺段发 启动完成信号,下 工艺段从后到前启动。其中储叶柜是整条 线 缓冲环节,即在叶片复烤和预压打包段未启动前,或前段工序故障,不影响后续工序 正常运行。
针对润叶机及叶片复烤、梗复烤等涉及模拟量控制 系统进行PID回路控制。PID参数在现场操作屏上设有手动及自动两种工作模式。在手动模式时,各回路控制器输出由操作人员直接输入资料统计调节,在自动控制模式时,各回路控制器由PID软件自动调节。
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