PROFIBUS現場總線在切絲機電控系統中的應用

本文介紹了煙草行業制絲生產線中的切絲機生產工藝流程、電控系統組成結構及網絡配置。電控系統采用PROFIBUS現場總線方案，完成PLC、變頻器、觸摸屏、ControlNet網絡間的周期性數據的快速交換，使PLC通過PROFIBUS總線現實對變頻器的控制，也可使變頻器的數據經PLC在觸摸屏上顯示，實現生產的可視化操作。

關鍵詞 PROFIBUS現場總線 切絲機 PLC

一、 切絲機簡介

切絲機是煙草行業制絲生產線中的關鍵設備之一，其主要功能是把輸入切絲機入料口一定厚度的煙葉通過一個壓力機構壓制成煙餅，在機器輸出口被高速旋轉輥子上的刀片根據工藝要求切削成煙絲。2001年購進兩臺SQ35A型曲刃水平滾刀式切絲機，該機具有三大特點：（1）曲刃刀輥設計；（2）“永不磨損”的封閉差動輪系進刀驅動裝置；⑶電控系統采用先進的PROFIBUS現場總線技術。兩臺切絲機自動化程度較高，運行狀況良好，切絲寬度精確，滿足了煙廠制絲生產的要求。

二、切絲機的組成及生產工藝流程

切絲機的主要組成見圖1切絲機的主要組成包含11個大部分：（1）進料振槽；（2）上排鏈組件；（3）下排鏈組件；（4）刀門機構；（5）刀輥部件；（6）磨刀器部件；（7）出料斗；（8）出料振槽。（9）氣動控制系統；（10）電控系統；（11）除塵系統。

生產工藝流程如圖1所示，從上一道工序輸送的具有一定流量的物料（煙葉）經進料振槽⑴送入一個由上、下輸送排鏈⑶⑷構成的楔形通道。當煙葉料位高于低位光電管控制高度時，上、下排鏈運動輸送并擠壓煙葉，使其逐步形成結構緊密的“煙餅”，并送至通道小端的矩形刀門（5）處。電機驅動刀輥（6）沿刀門旋轉，刀輥上的8把刀片分別由進刀裝置作連續的定量送進，并由磨刀器（7）往復磨礪，形成了一個按規定直徑的、刃口鋒利的切削圓柱體，將從刀門連續送出的“煙餅”切削成所設定寬度的煙絲，從出料斗（8）送給出料振槽，再由出料振槽輸送給下一道工序。

三、 控制系統組成結構和網絡配置

切絲機電控系統網絡結構見圖2，系統硬件組態見圖3。電控系統采用內控和外控兩種控制方法，PROFIBUS-DP現場總線采用典型的“主-從通訊”結構，由PROFIBUS-DP總線將1#主站S7-300 PLC，與3#從站刀輥變頻器，4#從站排鏈變頻器，5#從站ProLinx Profibus網關進行連接。同時GP577觸摸屏與CPU 315-2DP組建成一個MPI網絡。

1#主站配置有：電源模塊PS307-1K ，SIEMENS S7-300 PLC（CPU 315-2DP），模擬輸入SM331，計數器FM350-1，數字輸入SM321 2個，數字輸出SM322 2個。3#從站是刀輥變頻器，驅動電機運動帶動刀輥部件旋轉切削“煙餅”。4#從站是排鏈變頻器，驅動電機運動帶動上、下排鏈運動輸送并擠壓煙葉，使其逐步形成結構緊密的“煙餅”，并送至通道小端的矩形刀門處。5#從站是ProLinx Profibus網關，通過1756 DH/RIO通訊模板與車間生產線上ControlNet網絡連接。

采用GP577觸摸屏運行人機界面程序，它通過MPI網絡與SIEMENS S7-300 PLC （CPU 315-2DP）連接。人機界面程序有操作程序、故障診斷、主要技術特性、維修和保養、潤滑點分布及操作要求和運行六大塊。人機界面可以設定修改切絲寬度、產量和刀片寬度參數，顯示切絲機系統運行的刀輥轉速、排鏈轉速、產量、切絲寬度、開機時間、刀片消耗剩余和停機故障信息、統計切絲機生產數據。人機界面的使用大大減輕了操作人員的勞動強度，方便了設備檢修，提高了工作效率。

車間生產線的上位機可以在線監控切絲機的刀門高度、開機時間、刀片消耗剩余、切絲寬度、煙絲產量、刀輥轉速、排鏈轉速、料位等信息，大大方便了車間的生產管理。

四、使用效果和應用體會

2臺切絲機運行三年多來狀況良好，切絲寬度精確，煙絲質量穩定，滿足了煙廠制絲生產的要求。切絲機可靠性高、可維護性強，系統具有自診斷功能，使預防性維護工作得以實現，提高了設備的有效作業率。

PROFIBUS現場總線的控制系統不僅能降低設備安裝工程費用，而且最大的益處是通過系統的診斷功能，簡化最終用戶的日常維護和支持預防維護，降低了設備運行和維護費用，從而為最終用戶增加長期效益。