摘 要 為克服再造煙葉與天然煙葉混合制絲給卷煙品質(zhì)帶來的不利影響和適應(yīng)當(dāng)前制絲生產(chǎn)新工藝的要求，通過設(shè)計三層工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究各層網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)方法，建立了基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的再造煙葉單獨柔性制絲線。結(jié)果顯示：基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的再造煙葉柔性制絲線生產(chǎn)能力達到2000 kg/H，實現(xiàn)了再造煙葉單獨成絲后出口含水率12%-13%的控制目標(biāo)。因此，造紙法再造煙葉單獨柔性制絲線能夠克服其與天然煙葉混合加工的缺陷，更能發(fā)揮其在“降焦減害”中的作用。
　　關(guān)鍵詞 再造煙葉；柔性；工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)；可編程序控制器；通信
　　中圖分類號：TS4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）16-0052-02
　　再造煙葉是卷煙的主要原料之一，它具備有效提高煙葉原料綜合利用率、可針對卷煙工業(yè)企業(yè)的個性化、定制化以及功能性等需求進行快速響應(yīng)、有利于卷煙產(chǎn)品降焦減害等特點。目前，卷煙工業(yè)企業(yè)基本采用的是將再造煙葉和天然煙葉混合加工的方式，在加工過程中易造碎，產(chǎn)生揚塵，配方精度得不到保障，香味成分散失較大，給煙絲配方、卷煙品質(zhì)造成了多方面的不利影響。因此，設(shè)計開發(fā)了基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的再造煙葉單獨柔性制絲線，旨在為克服再造煙葉與天然煙葉混合制絲所帶來的缺陷，也為行業(yè)制絲生產(chǎn)“小批量、柔性化”的應(yīng)用方向提供參考。
　　1 系統(tǒng)架構(gòu)
　　典型的柔性制造系統(tǒng)一般由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及控制與管理三個子系統(tǒng)構(gòu)成，要實現(xiàn)這些子系統(tǒng)之間的有機結(jié)合，它們之間的信息流是否順暢是決定性的因素，這其中，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、構(gòu)建與實現(xiàn)又是打造順暢信息流的關(guān)鍵技術(shù)。本文所述工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)特指西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)——SIMATIC NET，它遵循三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，整條再造煙葉柔性制絲線的網(wǎng)絡(luò)通訊就是基于西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)而實現(xiàn)的。
　　1.1 再造煙葉柔性制絲線的工藝流程
　　再造煙葉柔性制絲線與傳統(tǒng)的加工方式的區(qū)別體現(xiàn)在以下兩方面。
　　1）單獨切絲。
　　2）柔性供給。柔性制絲線的工藝流程如圖1所示。
　　1.2 再造煙葉柔性制絲線的架構(gòu)
　　1.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
　　再造煙葉柔性制絲線由控制系統(tǒng)（設(shè)備層），監(jiān)控系統(tǒng)（監(jiān)控層）、管理系統(tǒng)（管理層）組成，分別對應(yīng)西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場級、車間級、企業(yè)級的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系。
　　其中，設(shè)備層控制系統(tǒng)由以下幾個子系統(tǒng)構(gòu)成：①輔聯(lián)設(shè)備控制子系統(tǒng)；②除塵設(shè)備控制子系統(tǒng)；③切絲機控制子系統(tǒng)；④烘絲機控制子系統(tǒng)；⑤RFID子系統(tǒng)；⑥水分儀子系統(tǒng)；⑦電子皮帶稱子系統(tǒng)；⑧裝箱子系統(tǒng)。
　　監(jiān)控層監(jiān)控系統(tǒng)主要涵蓋了兩臺互為冗余的監(jiān)控上位機，負責(zé)監(jiān)控各子系統(tǒng)的工況以及中控操作等。
　　管理層管理系統(tǒng)主要是涵蓋了監(jiān)控層的WEB發(fā)布，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，產(chǎn)品信息的查詢與分析等。
　　1.2.2 控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　1）設(shè)備層的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信方式。為了實現(xiàn)實時同步控制，且同時要保證系統(tǒng)具有較高的可靠性，設(shè)備層控制網(wǎng)絡(luò)采用Profibus-DP分布式控制結(jié)構(gòu)，Profibus-DP比工業(yè)以太網(wǎng)相比最顯著的優(yōu)點就是具有非常好的實時性，特別適用于現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的控制。
　　2）監(jiān)控層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信方式。監(jiān)控層監(jiān)控各子系統(tǒng)的工況，直接采集主控PLC、切絲機PLC以及裝箱子系統(tǒng)PLC的運行數(shù)據(jù)，采用工業(yè)以太網(wǎng)的通信方式。
　　3）管理層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信方式。管理層管理機以O(shè)PC方式從監(jiān)控層獲得生產(chǎn)數(shù)據(jù)，監(jiān)控層提供OPC服務(wù)器，管理機作為OPC客戶端，后臺數(shù)據(jù)庫配置為SQL2000，管理軟件采用Delphi開發(fā)。
　　2 網(wǎng)絡(luò)通訊的實現(xiàn)
　　2.1 設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)通訊的實現(xiàn)
　　設(shè)備層控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用主控制柜+I/O分布式控制方式，通過STEP7軟件進行設(shè)備層子系統(tǒng)的硬件組態(tài)，中控PLC作為Profibus-DP的主站，下帶多個分布式從站和智能從站，主站PLC帶的從站主要有三類：一類是ET200S，一類是丹佛斯變頻器、水分儀等第三方設(shè)備從站，這兩類為分布式從站；另外一類是從站是其他子系統(tǒng)的西門子300系列PLC控制器，稱之為智能從站。
　　2.2 監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)通訊的實現(xiàn)
　　監(jiān)控層采用成熟的西門子組態(tài)軟件WinCC，WinCC對西門子系列PLC有著非常完善的通訊支持，通過其內(nèi)建的一個SIMATIC S7 Protocol Suite的驅(qū)動程序，可以經(jīng)由多種網(wǎng)絡(luò)通協(xié)議如工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus-DP、MPI、TCP/IP等方便地建立與各種西門子系列PLC的通訊通道，在本項目中，采用TCP/IP協(xié)議。
　　2.3 管理層網(wǎng)絡(luò)通訊的實現(xiàn)
　　根據(jù)當(dāng)今自動化系統(tǒng)管理層網(wǎng)絡(luò)的管理機一般功能設(shè)計，管理機一般具備兩項基本功能：生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和產(chǎn)品信息儲存功能和數(shù)據(jù)分析功能。
　　本項目管理層管理機通過工業(yè)以太網(wǎng)以O(shè)PC的形式作為OPC客戶端采集監(jiān)控層運行軟件WinCC Runtime默認提供的OPC服務(wù)器的數(shù)據(jù)，并利用WinCC的工業(yè)數(shù)據(jù)橋（IDB，Industrial Data Bridge），將Wincc從主控PLC采集到的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中。最后，利用可視化編程軟件Delphi 6.0開發(fā)了基于歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢軟件，實現(xiàn)了按產(chǎn)品信息關(guān)鍵字進行查詢、分析及統(tǒng)計，按時間段將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel及報表打印等功能。
　　3 應(yīng)用效果
　　本文所述的再造煙葉柔性制絲線控制系統(tǒng)以西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的通信基礎(chǔ)架構(gòu)，是目前工業(yè)控制較為先進的控制策略，可適用多種基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)的集成，具有廣闊的應(yīng)用前景。
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　　作者簡介
　　李鈺靚（1983-），工程師，碩士，主要從事工控設(shè)備管理工作。

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