摘 要：本文簡述了針對(duì)煙草機(jī)械的機(jī)組之一——濾棒成型機(jī)組如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上附加遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并且簡單介紹了有關(guān)纖維濾棒成型機(jī)組方面的基本知識(shí)，重點(diǎn)說明了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)于纖維濾棒成型機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)選擇。
引言
近年來，隨著卷煙生產(chǎn)的不斷發(fā)展——特別是煙廠生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化管理水平的不斷提高，中國各大卷煙生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于所擁有的生產(chǎn)設(shè)備不斷提出更高的性能要求，例如數(shù)據(jù)采集、專家系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)不僅將為煙廠用戶帶來種種便利，而且對(duì)于提高設(shè)計(jì)企業(yè)的技術(shù)等級(jí)具有迫切和現(xiàn)實(shí)的意義。
在這樣的背景下，對(duì)現(xiàn)有濾棒成型機(jī)組進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，使原來只具備單機(jī)控制能力的機(jī)組成為具有網(wǎng)絡(luò)通訊能力、遠(yuǎn)程監(jiān)視能力并可接受遠(yuǎn)程控制的新型機(jī)組就顯得尤為重要。
一、機(jī)組介紹
1.1 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的機(jī)組組成
ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組是由上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司自主設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的，具有20世紀(jì)末世界先進(jìn)水平的濾棒成型機(jī)組，具有比較高的生產(chǎn)能力、比較高的可靠性能的集絲束開松、成型和裝盤于一體的濾棒自動(dòng)生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)能力為400m/min（或者4000pieces/min）。
ZL22D機(jī)組由YL12D 型開松上膠機(jī)、YL22D型濾棒成型機(jī)和YJ35濾棒裝盤機(jī)所組成。其中：YL12D型開松上膠機(jī)組的功能是把醋酸纖維絲束帶展開、開松、消除卷曲、重新組合，然后在均勻展開的絲束帶上涂灑增塑劑（常用的增塑劑為三醋酸甘油脂等）；YL22D型濾棒成型機(jī)的功能是將經(jīng)過處理過的醋酸纖維絲束帶包上濾紙，按規(guī)定的要求進(jìn)行成型、切斷，通過分煙輪等輸送到裝盤機(jī)裝盤，完成整個(gè)由絲束帶到濾棒的生產(chǎn)成型工藝；YJ35濾棒裝盤機(jī)的功能就是將已經(jīng)完成成型工藝的濾棒裝盤。
1.2 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的工藝流程
ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的工藝流程簡介如圖2，一般分為備料、絲束開松、施加增塑劑、卷制成型、切斷、裝盒、貯存固化、裝箱等8個(gè)步驟：
1.3 ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的電氣控制和傳動(dòng)系統(tǒng)
ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的電氣控制和傳動(dòng)系統(tǒng)采用了Lenze公司的伺服系統(tǒng)、Digital公司的觸摸式控制屏和Siemens公司的PLC，分別通過MPI和DP通訊控制。其基本框圖如圖3所示：
二、方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 理論設(shè)計(jì)
由于原先系統(tǒng)的電氣控制單元為Siemens公司的S7-300 PLC，所以仍然沿用其作為機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的控制器，為此，其數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就采用與之配套的S7-300系列的網(wǎng)絡(luò)通訊（CP343模塊）進(jìn)行數(shù)據(jù)提取和傳送。
這樣的設(shè)計(jì)雖然是利用工業(yè)Ethernet網(wǎng)，進(jìn)行TCP/IP的淺層通訊模式，但是具有數(shù)據(jù)通用，使用方便等特征。盡管這樣會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)傳送效率相對(duì)較低的問題，不過憑借光纖網(wǎng)絡(luò)的其他優(yōu)勢完全可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。
而國內(nèi)和國外不同，中國的許多公司的公司局域網(wǎng)絡(luò)并沒有進(jìn)行大規(guī)模的銅質(zhì)通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，而是直接采用光纖網(wǎng)絡(luò)作為各個(gè)局域網(wǎng)的基干網(wǎng)絡(luò)。所以，設(shè)計(jì)中并不采用CP340等網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，而是采用CP343系列的網(wǎng)絡(luò)模塊。
不過，采用CP343系列的網(wǎng)絡(luò)模塊由于直接采用固定IP地址的方式，就必須要求用戶企業(yè)具有自己獨(dú)立的VPN（Virtual Private Network）網(wǎng)絡(luò)。但是，由于這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)往往費(fèi)用較高，國內(nèi)只有少數(shù)煙廠才配置了這樣具有固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)，而大多數(shù)卷煙廠都是采用對(duì)廣域網(wǎng)無固定IP地址的網(wǎng)絡(luò)。這樣就使得CP343模塊的適用范圍縮小到某一公司局域網(wǎng)內(nèi)部遠(yuǎn)程監(jiān)控，而不能夠進(jìn)行廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。所以，對(duì)于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控還必須使用其他手段才能實(shí)現(xiàn)。
同時(shí)，最近幾年的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣性，僅工業(yè)系統(tǒng)總線就從6種增加為22種。這樣的多樣性意味著網(wǎng)絡(luò)基干網(wǎng)并沒有確定最后的形式，例如3G網(wǎng)絡(luò)、3T網(wǎng)絡(luò)等高速、超高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極有可能取代目前以普通光纖組成的基干網(wǎng)絡(luò)?；诙喾矫娴目紤]，不采用光纖網(wǎng)絡(luò)而采用電話通訊網(wǎng)絡(luò)IDN方式的ISDN綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)顯然是實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊的更為切實(shí)可行的一種方式。
2.2 具體方案
2.2.1 使用CP343-IT模塊進(jìn)行局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控手段
在不對(duì)原先機(jī)組中央控制系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整的思想下，本設(shè)計(jì)附加了S7-300 CP343-IT作為通訊站點(diǎn)，該通訊模塊是通過S7-300后連接器進(jìn)行與CPU的通訊，其自身通過SMATIC Manager軟件設(shè)置固定IP地址的方式，通過TCP/IP通訊口實(shí)現(xiàn)與用戶公司內(nèi)局域網(wǎng)的通訊。
設(shè)計(jì)中使用的軟件為STEP7 V5.4、SMATIC NET 6.4；所使用的主要硬件為S7-300 CPU315-2DP、S7-300 CP343-IT。
2.2.2 使用易控INSPEC作為上位機(jī)的組態(tài)軟件
本設(shè)計(jì)中，由于上位機(jī)采用的是研華公司制造的工業(yè)平板電腦——TPC1261H，所以在經(jīng)過比較和分析后，采用了北京九思易科技有限公司的INSPEC通用組態(tài)軟件。
出于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、采用“硬實(shí)時(shí)響應(yīng)”和防止計(jì)算機(jī)病毒等多方面的綜合考慮，設(shè)計(jì)中沒有采用bbbbbbs®2000 Professional版的操作系統(tǒng)，而是安裝bbbbbbs XP bbbbbded操作系統(tǒng)。同時(shí)，比較了硬件加密鎖和軟件加密鎖之間的異同，選擇將軟件加密鎖嵌入操作系統(tǒng)。
同時(shí)，考慮到用戶可能存在的數(shù)據(jù)采集方面的數(shù)據(jù)交換問題，所以采用小型關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件Microsoft®Access數(shù)據(jù)庫作為機(jī)組生產(chǎn)參數(shù)的存儲(chǔ)訪問平臺(tái)，而使用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server數(shù)據(jù)庫作為機(jī)組狀態(tài)信息、生產(chǎn)信息的存儲(chǔ)訪問平臺(tái)。
設(shè)計(jì)中采用的軟件為bbbbbbs XP bbbbbded、INSPEC2007、Microsoft® Access、Microsoft® SQL Server2005；設(shè)計(jì)中主要使用的硬件為研華TPC1261H。
2.2.3 使用TS Adapter II模塊進(jìn)行廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控手段
跨廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程通訊則是利用電話IDN網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計(jì)中，是由S7-300 CPU315-2DP作為遠(yuǎn)程站點(diǎn)，其MPI通訊口進(jìn)行與TS Adapter II的通訊口，Profibus-DP通訊口作為與其他設(shè)備（如伺服系統(tǒng)等）的通訊口。PC/PG通過外置Modem與TS Adapter II通訊。
設(shè)計(jì)中使用的軟件為STEP7 V5.4、bbbeservice V5.2；所使用的硬件為S7-300 CPU315-2DP、Ts adapter II、外置Modem。
四、結(jié)論
新的控制系統(tǒng)全面提高了纖維濾棒成型機(jī)組的總體性能，控制功能得到完善和提升。將原先由S7-300PLC系統(tǒng)為控制主體，不具備網(wǎng)絡(luò)通訊能力，遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的機(jī)組升級(jí)成為為具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的新型機(jī)組，大大提高了ZL22D型纖維濾棒成型機(jī)組的競爭力，勢必將成為國內(nèi)機(jī)組的主流機(jī)型。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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