1、引言

在卷煙生產(chǎn)過程中，卷接集中風(fēng)力平衡系統(tǒng)是一項(xiàng)應(yīng)用于卷煙機(jī)和接咀機(jī)組上的風(fēng)力集中供給和風(fēng)力自動(dòng)平衡技術(shù)。本項(xiàng)目改造數(shù)臺(tái)（套）卷接機(jī)組，拆除單臺(tái)設(shè)備原有的高壓風(fēng)機(jī)與除塵裝置，應(yīng)用風(fēng)力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，建立集中工藝風(fēng)力與除塵系統(tǒng)來替代卷接機(jī)組原有的單機(jī)風(fēng)力與除塵系統(tǒng)。

該系統(tǒng)具有完善的風(fēng)力供給功能、顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為保證各卷接機(jī)組連續(xù)、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)風(fēng)力穩(wěn)壓控制和卷接機(jī)組風(fēng)力自動(dòng)平衡顯得尤為重要。項(xiàng)目采用phoenix（菲尼克斯電氣）的inline i/o模塊和siemens的profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制目標(biāo)。

2、 profibus-dp與inline i/o模塊概述

2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線

隨著制造業(yè)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化中分散化結(jié)構(gòu)的迅速增長，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入/輸出模塊、智能信號(hào)裝置、電機(jī)起動(dòng)器和過程調(diào)節(jié)裝置與可編程邏輯控制器（plc）和pc之間的數(shù)據(jù)通訊，把i/o通道分散到實(shí)際需要的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備附近，從而使整個(gè)系統(tǒng)的工程費(fèi)用、裝配費(fèi)用、硬件成本、設(shè)備調(diào)試和維修成本減少到最少。標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線具有開放的通訊接口，透明的通訊協(xié)議，允許用戶選用不同的制造商生產(chǎn)的分散i/o裝置和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。主流的現(xiàn)場(chǎng)總線包括interbus、profibus等。

2.2 profibus-dp

profibus符合現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)和歐洲過程現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（iec61158/en50170 v.2），適合于自動(dòng)化工廠中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)符合profibus標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。profibus的通訊協(xié)議可以分為：fms、dp和pa，profibus-dp是一個(gè)令牌網(wǎng)，邏輯令牌只含有一個(gè)主站，即屬于主－從網(wǎng)絡(luò)，只存在一個(gè)主站，可以有多個(gè)從站（在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)最多只允許32個(gè)從站），根據(jù)總線長度的不同（≤1000m），傳輸速率從9.6kbit/s～12mbit/s。

2.3 phoenix i/o模塊

菲尼克斯電氣提供的inline系列總線產(chǎn)品可以滿足各種不同的總線系統(tǒng)（interbus、profibus-dp、devicenet、ethernet、profinet）的遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)接入工程，具有很好的開放性，inline站只需要配置相應(yīng)的總線耦合器就可以接入不同的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。

inline采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊體積小巧，即插即用，接線采用籠式彈簧連接技術(shù)，接線簡(jiǎn)單，可靠，現(xiàn)場(chǎng)條件適應(yīng)性強(qiáng)，靈活的接線方式和可靠的接觸效果，增強(qiáng)了總線系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。inline模塊種類齊全，數(shù)字量i/o模塊可以提供1、2、3線制連接方式，有1/2/4/8/16/32 i/o點(diǎn)多種通道模塊可以選擇，模擬量模塊有1/2/4/8通道模塊可以選擇，同時(shí)模擬量模塊通過前連接器可以方便實(shí)現(xiàn)信號(hào)電纜的屏蔽和接地。inline功能模塊全，可提供rs232、rs485/422通訊模塊、增量型/絕對(duì)型編碼器模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、溫度pid控制模塊、分布式cpu等，可以根據(jù)需要組建靈活配置的i/o分布式遠(yuǎn)程子站。

inline電機(jī)起動(dòng)器為集成電子式結(jié)構(gòu)，體積小巧，安裝方便。可根據(jù)負(fù)載設(shè)定額定電流值以適應(yīng)不同功率的電機(jī)，可在線監(jiān)控電機(jī)工作電流，具有電機(jī)過載、過壓、過流保護(hù)，通過選配的電機(jī)溫度控制模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的工作溫度，保護(hù)電機(jī)，通過選配的電機(jī)剎車模塊可以實(shí)現(xiàn)快速的電機(jī)制動(dòng)。

inline系統(tǒng)采用特殊設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺(tái)，從而可耐受振動(dòng)、高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾。配置完成整個(gè)子站后，相應(yīng)的強(qiáng)電回路、i/o電源回路、邏輯電源回路之間自動(dòng)完成隔離。

inline允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何i/o模塊，而不會(huì)對(duì)模塊造成損壞。這對(duì)于系統(tǒng)的維護(hù)與檢修有著很大的幫助，用戶就可以在繼續(xù)維持系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)更換有故障的模塊，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)其它部分的正常運(yùn)行。inline模塊自帶多種指示燈，可以在模塊上實(shí)現(xiàn)站、模塊、通道的診斷。

3、 基于inline技術(shù)的工程設(shè)計(jì)

3.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

青島卷煙廠目標(biāo)設(shè)計(jì)總共34臺(tái)卷接機(jī)組，分成8個(gè)卷接集中工藝風(fēng)力平衡系統(tǒng)；共建立1套控制系統(tǒng)，2條profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線，現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量、模擬量采集及過程控制均通過profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)。控制系統(tǒng)配置如下：plc為1套s7-300（cpu315-2dp），該cpu作為profibus（1）dp主站，通訊速率為500k bit/s，總線長度約100米;在s7-300上配置一個(gè)通訊模塊cp342-5，作為profibus（2）dp主站，通訊速率為187k bit/s，總線長度約500米；8個(gè)系統(tǒng)配置8臺(tái)變頻器，作為pprofibus（1）dp從站）和16個(gè)i/o站（profibus（2）dp從站，其中除塵段8個(gè)，卷接風(fēng)力平衡8個(gè)；在s7-300上另配置一個(gè)通訊模塊cp343-1，與工控機(jī)（ppc5112）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控功能；控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

3.2 硬件組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

（1）組態(tài)

phoenix的inline耦合器（ilpbdp/v1-pac）掛到profibus-dp上，先需要提供一個(gè)相匹配的gsd文件（dip8=on/off兩種模式，通過dip撥碼開關(guān)設(shè)置從站地址，其硬件配置要和step7組態(tài)相匹配）。在step7中進(jìn)行硬件組態(tài)（hardware），在菜單options中選擇install gsd files進(jìn)行安裝，安裝成功后，在catalogprofibus dpadditional field devicesi/o中就能找到phoenix i/o了，然后在profibus dp上添加了耦合器，最后把相應(yīng)的模塊按順序添加上去就可以了，見圖2。

（2）參數(shù)設(shè)置

phoenix電機(jī)起動(dòng)器（elr）是電子式的，與傳統(tǒng)機(jī)械式的主要區(qū)別是可以在線讀取電機(jī)運(yùn)行電流和整定額定電流。通過參數(shù)初始化就可以整定電機(jī)額定電流和啟動(dòng)方式（在程序中把b#16#d7送到相應(yīng)的控制字節(jié)里，表示電機(jī)整定電流為in=1.5a），由于初始化字節(jié)和控制字節(jié)是同一個(gè)字節(jié)，初始化期間電機(jī)不能運(yùn)行；電機(jī)需要運(yùn)行時(shí)，在程序中把b#16#40送到相應(yīng)的控制字節(jié)里，如果電機(jī)起動(dòng)器斷電后，重新上電時(shí)，必須重新初始化電機(jī)起動(dòng)器elr。當(dāng)饋電器elr過載或空載的時(shí)候，饋電器elr都會(huì)自己保護(hù)，并報(bào)故障，此時(shí)需要復(fù)位（在程序中把b#16#20送到相應(yīng)的控制字節(jié)里）。

phoenix的i/o模塊di和do組態(tài)比較簡(jiǎn)單，ai（ib il ai2/sf-pac）模塊在使用前也需要把通道參數(shù)初始化，例如：channel1（piw268），先通過pqw268把通道設(shè)定為設(shè)計(jì)目標(biāo)，具體如下：bit15=1表示配置數(shù)據(jù)（初始化），bit5 to bit4=00表示模板為ib il（15bits）（default），bit3 to bit0=1010表示信號(hào)為4ma-20ma（2線制），把16#800a寫入pqw268即可把channel1設(shè)定為4ma-20ma信號(hào)（2線制），同理可以把channel2通道設(shè)定為設(shè)計(jì)目標(biāo)，最后只要把piw268讀入，然后根據(jù)量程0-30000與4-20ma（-20000～20000pa）對(duì)應(yīng)的關(guān)系就可以計(jì)算出實(shí)測(cè)值。

4 、 結(jié)束語

phoenix i/o及profibus-dp在該項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，控制系統(tǒng)可靠性高，集中工藝風(fēng)力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。inline站內(nèi)i/o模塊能自動(dòng)建立交叉線、可插拔式i/o連線、外型輕巧、分段電源、側(cè)板連接及din導(dǎo)軌安裝等特點(diǎn)，為用戶提高了選型效率、節(jié)省了安裝空間和安裝時(shí)間，受到眾多用戶的青睞，圖3為現(xiàn)場(chǎng)安裝的inline子站。

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