Rockwell自動(dòng)化 系統(tǒng)在煙片在線回潮生產(chǎn)線中的應(yīng)用

　　1 引言
　　 Rockwell自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡便的應(yīng)用，直觀的應(yīng)用界面，開放的編程軟件，開放的通訊協(xié)議，在很多行業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。而其DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線和其它的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，具有簡便的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，穩(wěn)定、可靠、高效的網(wǎng)絡(luò)通訊，開放的通訊協(xié)議等等優(yōu)點(diǎn)。
　　 由云南昆明船舶設(shè)備集團(tuán)公司研發(fā)、生產(chǎn)的煙草機(jī)械“煙片在線回潮系統(tǒng)”，用于煙廠新一代制絲工藝中煙片在進(jìn)入儲(chǔ)柜發(fā)酵前的預(yù)處理新工藝，和傳統(tǒng)的工藝相比，經(jīng)過在線回潮后的煙片的松散性，水份都得到很好的提高，而且還具有殺滅蟲卵，去除清雜氣的特有功效。目前此系統(tǒng)已在全國的大多數(shù)煙廠投入使用，并受到用戶的好評(píng)。已經(jīng)成為煙廠新制絲線上新工藝的標(biāo)準(zhǔn)模式。
　　 在線回潮系統(tǒng)電氣控制平臺(tái)根據(jù)用戶的需要有多種配置。既有Siemens的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線平臺(tái)也有Rockwell的DeviceNet總線平臺(tái)。本文以南寧煙廠的模式為例，介紹采用DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的控制平臺(tái)。　　
　　2 系統(tǒng)功能簡介
　　 系統(tǒng)由57臺(tái)設(shè)備組成。經(jīng)過拆包后的片煙垛經(jīng)過裝箱翻包機(jī)裝入鋼制周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，然后經(jīng)過垂直分切機(jī)將整片的片煙垛切為均勻的五片，等到準(zhǔn)備好五箱后，將五箱切好的片煙送進(jìn)回潮機(jī)內(nèi)，通過抽真空，加蒸汽，加水的回潮工藝處理后，周轉(zhuǎn)箱送到后段的設(shè)備，將煙片倒入松散機(jī)，通過喂料機(jī)和傳送帶送到后面的工藝段，空的周轉(zhuǎn)箱又可以進(jìn)行下一個(gè)工藝過程。限于篇幅和專利的原因，在這里對(duì)具體設(shè)備不做詳細(xì)介紹,著重介紹控制系統(tǒng)。
　　

　　
　　圖 1 平面電控系統(tǒng)的組成示意圖
　　
　　2.1 控制系統(tǒng)的組成
　　 控制系統(tǒng)由配電柜，控制器件柜，變頻起器柜，兩臺(tái)回潮機(jī)的兩門單獨(dú)的控制柜以及分布在各段設(shè)備旁的I/O從站組成。見圖1。
　　整線控制系統(tǒng)的主控制器采用Rockwell的ControlLogix5000系列PLC ControlLogix5555可編程控制器，控制模式具有手動(dòng)、自動(dòng)、閉鎖幾種。配置一個(gè)Digital公司的GP2600觸摸屏用來監(jiān)控整線設(shè)備的狀態(tài)，各種實(shí)時(shí)報(bào)警和報(bào)警歷史記錄，一些強(qiáng)制的功能操作，以及各個(gè)變頻器的頻率顯示和設(shè)定。兩臺(tái)回潮機(jī)的兩個(gè)單獨(dú)的控制器選用SLC500系列L543可編程控制器，每一個(gè)PLC各陪置一個(gè)Digital的GP2500觸摸屏，回潮機(jī)的自動(dòng)控制程序很大方面取決于觸摸屏上所設(shè)定的參數(shù)，所以和整線的觸摸屏相比，GP2500還多了更多的工作參數(shù)的設(shè)定，還具有回潮機(jī)內(nèi)溫度曲線的趨勢(shì)圖的功能。兩臺(tái)回潮機(jī)采用獨(dú)立的控制柜是用戶考慮到將來在某些特定場(chǎng)合下需要單獨(dú)使用回潮機(jī)來處理一些煙葉，這時(shí)就不需要整線的控制系統(tǒng)工作，只需回潮機(jī)的控制柜工作就可以。
　　兩用開包機(jī)的控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線配置如圖2所示:
　　

　　
　　圖2 現(xiàn)場(chǎng)總線配置
　　
　　
　　 整線控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線的主站(Master)為1756-DNB/A網(wǎng)絡(luò)掃描器，整個(gè)總線上共掛接了9個(gè)Danfoss的VLT 5000系列變頻器，16個(gè)TURCK公司的BL200系列分布式I/O從站，兩臺(tái)回潮機(jī)的兩個(gè)單獨(dú)控制器通過1747-SDN掃描器與ControlLogix5555通訊，注意1747-SDN要配置為從站(Slave)模式，因?yàn)樵谝粋€(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線中只能有一個(gè)Master。另外GP2600也通過一個(gè)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)適配器作為一個(gè)從站掛到總線上。
　　 系統(tǒng)通過ControlLogix5555機(jī)架上的1756-CNBR/A(帶冗余功能)ControlNet網(wǎng)橋與車間中央控制室的ControlNet相連，可以進(jìn)行通訊及程序調(diào)試。　　
　　2.2 總線的設(shè)定和連接
　　 總線的參數(shù)及各個(gè)從站的參數(shù)在Rockwell網(wǎng)絡(luò)配置軟件RSNetWorx(Ver 4.12以上)中設(shè)定。如圖3所示:
　　
　　　

　　圖3 總線參數(shù)設(shè)定
　　
　　
　　 各從站(包括變頻器、BL200系列I/O)的參數(shù)總線可以從RSNetWorx配置并下載，從這一點(diǎn)也體現(xiàn)了一個(gè)DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員可以通過總線上載、配置、下載從站的參數(shù)，這對(duì)于調(diào)試是很有用的。特別對(duì)于象變頻器這一類有大量參數(shù)的復(fù)雜設(shè)備，利用這一功能就可以省去了在變頻器操作面板上的參數(shù)輸入過程，讓設(shè)計(jì)人員節(jié)省了大量時(shí)間和精力。而別的現(xiàn)場(chǎng)總線是沒有這樣的優(yōu)點(diǎn)的。
　　 用RSNetWorx設(shè)定好后，點(diǎn)擊Online菜單，網(wǎng)絡(luò)通訊建立以后就可以將硬件配置下載到網(wǎng)絡(luò)中。在多次工程現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)表明:總線的連接是一個(gè)情況比較復(fù)雜的過程，有很多因素會(huì)對(duì)總線造成影響。比較常見的如:參數(shù)設(shè)定不正確、總線電氣連接不完善、電磁干擾等。這就要求工程技術(shù)人員有較強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。筆者總結(jié)自己應(yīng)用了多種現(xiàn)場(chǎng)總線后的經(jīng)驗(yàn)，相對(duì)于其余的現(xiàn)場(chǎng)總線來講，DeviceNet總線的抗干擾能力要更好，網(wǎng)絡(luò)配置更簡易。
　　2.3 程序編制
　　 因?yàn)榇讼到y(tǒng)的設(shè)備較多，幾臺(tái)主機(jī)的動(dòng)作過程也較為復(fù)雜，程序的工作量還是較大的，限于篇幅就不詳細(xì)介紹了，圖4是在編程軟件RSLogix5000中的幾句簡單的程序示意。
　　
　　
　　

　　
　　
　　圖4 編程軟件RSLogix5000程序示意
　　
　　
　　 另外，兩臺(tái)回潮機(jī)的兩個(gè)單獨(dú)的控制器L543也需要用編程軟件RSLogix500編制程序。　　
　　2.4 人機(jī)界面(HMI)的設(shè)計(jì)
　　 控制系統(tǒng)采用了三臺(tái)Digital公司的GP2000系列觸摸屏。如此配置的原因已在前面第二點(diǎn)控制系統(tǒng)的組成中解釋。觸摸屏的開發(fā)使用了Pro-face(Ver 6.0以上)軟件，圖5是一個(gè)畫面的示例。在開發(fā)的過程中，除了軟件提供的各種控件外，要開發(fā)較復(fù)雜的功能時(shí)還需要編制D-Scriptde腳本語言。以下是其中一段腳本語言程序，用來實(shí)現(xiàn)判斷輸入密碼的正確與否:
　　if ([w:LS0400]==1479)
　　{
　　[w:LS0008]=5
　　clear([b:LS040100])
　　[w:LS0401]=1
　　[b:LS040100]=0
　　}
　　endif
　　if ([w:LS0400]<>1479)
　　{
　　set([b:LS040100])
　　}
　　endif
　　
　　

　　
　　
　　圖5 人機(jī)界面示例
　　
　　2.5 其他要點(diǎn)
　　 在系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試中有一些要點(diǎn)在此也稍做介紹。
　　(1) 垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)變頻器制動(dòng)電阻的應(yīng)用。垂直分切機(jī)工作過程中要讓兩噸多的鋼架在垂直方向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)切刀下降時(shí)，由于電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，需要將電機(jī)反饋回來的電能消耗在制動(dòng)電阻上。相應(yīng)的變頻器要設(shè)置為外部制動(dòng)電阻模式。
　　(2) 比例方向閥的使用。裝箱翻包機(jī)采用了液壓系統(tǒng)翻動(dòng)周轉(zhuǎn)箱，因?yàn)橐袃蓚€(gè)方向的驅(qū)動(dòng)，而且需要驅(qū)動(dòng)速度是變化的，所以液壓閥采用了比例方向閥,用模擬量輸出模塊輸出一個(gè)-10V~+10V的電壓來驅(qū)動(dòng)比例方向閥。
　　(3) GP2600的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式。由于GP2600不能直接用串口與ControlLogix5555進(jìn)行通訊，不能直接訪問ControlLogix5555的tag(RSLogix5000中對(duì)所有I/O及變量的定義)，因此采用了GP2600上DeviceNet的方式，在這種模式下，GP2600就通過1756-DNB/A給它分配的總線I/O地址來與ControlLogix5555進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在RSLogix5000的程序中要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
　　3 結(jié)束語
　　 煙片在線回潮系統(tǒng)控制系統(tǒng)是Rockwell自動(dòng)化系統(tǒng)綜合應(yīng)用的成功例子。它綜合應(yīng)用了ControlLogix5000系列, SLC500系列PLC, 分布式I/O，DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線，ControlNet網(wǎng)絡(luò)，采用總線實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。該系統(tǒng)功能先進(jìn)，運(yùn)行效果良好，得到了用戶的好評(píng)。