PROFINET和PROFIBUS集成網絡在制絲線風力除塵控制系統中的應用

王愷

摘 要：介紹了基于PROFINET和PROFIBUS網絡實現的煙廠制絲線除塵自動控制系統，闡述了網絡的組建、系統的硬件結構、軟件設計思路。這對煙草企業的生產自動化的提高具有一定意義。

關鍵詞：PROFINET和PROFIBUS網絡；制絲線；除塵控制系統；自動化

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.127

風力輸送是卷煙廠制絲車間重要的輸送方式之一，目前得到了煙廠的廣泛運用。其工作方式是利用管道中的負壓風力將煙絲輸送到下一道工序。風力輸送具有輸送速度快、管道布置靈活方便、節約生產現場空間、工藝保障性能高的優點。在輸送過程中，同時具有松散、篩分等功能。

由于加工原料及加工工藝的特殊性，在煙葉制成煙絲的過程中，制絲車間會產生大量的煙草粉塵。煙草粉塵的擴散會嚴重污染車間生產環境，損害生產工人的身體健康。隨著社會的不斷進步，人們環保意識的增強，企業對粉塵的危害也越來越重視，所以，風力除塵是卷煙廠防止粉塵擴散的重要技術措施之一。

1 制絲線風力除塵工藝流程

風力除塵系統同時具備煙絲風送和除塵功能，其原理是通過大功率風機在管路中產生負壓，利用負壓輸送物料。煙絲風送是將經過一定工序加工過的煙絲輸送到下一操作工序。除塵是將制絲線在生產過程中產生的煙草粉塵收集在除塵室的粉塵收集箱內，最終被螺旋壓棒擠壓成密實的粉塵棒料，統一回收處理。

本系統包括包含除塵器、通風機、卸灰閥、噴吹裝置、雙腔體螺旋壓棒機等設備。控制系統的功能主要有兩方面：①根據車間工藝流程，除塵設備與生產設備之間要實現連鎖控制，嚴格設定各設備間啟停先后順序、控制啟停間隔時間，以防止堵灰的發生；②通過PROFINET和profibus網絡，對變頻器按照工藝邏輯關系進行啟停控制，同時參考管道內壓力值，對頻率進行調節，使得管道內的壓力值滿足生產要求。

2 網絡拓撲結構

根據制絲線除塵工藝流程，以簡潔實用為依據，選用西門子S7-300系列PLC作為控制核心。將現場變頻器及軟啟動器通過profibus-DP總線連接，運用IE/PBlink模塊，將profibus設備連接到profinet總線上，遠程I/O模塊ET200S作為PN-IO設備直接掛在profinet網線上。

3 系統硬件構成

根據以上網絡結構主要的硬件配置如下：①PLC的CPU模塊選用西門子公司的CPU317-2PN/DP一臺。該CPU集成一個profibus接口和一個profinet接口，支持TCP/UDP&IP協議，可以很方便地將profibus設備直接集成到profinet網絡上。②遠程I/O模塊選擇西門子ET200S共4塊，另外配置1塊電源模塊PS30710A，2塊數字量輸入模塊SM321、2塊數字量輸出SM322，1塊網卡模塊CP343-1.③選用普洛菲斯（proface）GP2500-TC41觸摸屏。④在該系統中，變頻器選用丹麥丹佛斯的FC300系列，是一種通用型的變頻器。變頻器主要是對除塵器的風機電動機進行調速驅動，實現風機轉速的連續調節，以實現對風壓的自動控制。

4 軟件設計

PLC程序運用西門子公司STEP75.5版本編程，程序設計采用結構化編程，FB塊、FC塊、DB塊各自編寫程序，通過OB塊調用，組成除塵控制系統程序，實現整個程序的聯動。STEP75.5版本編程語言簡潔易懂，在線調試簡單、直觀，程序功能塊可以重復調用，提高程序編寫效率。

上位機采用普洛菲斯（proface）觸摸屏編程軟件GP-ProEXV3.01版，實現對除塵線實時監控。其可以實現的功能主要有：①以圖形和文本的方式為用戶顯示設備的運行狀態、測量參數的實時值以及報警記錄信息，提供整個生產過程的系統工藝圖和歷史趨勢圖；②根據生產實時情況，操作員可以直接利用觸摸屏修改設定值和調整過程控制參數并控制設備的起停；③提供設備運行過程中的故障信息，通過聲光報警、畫面顯示等形式提醒操作人員，協助操作人員做出正確判斷。

5 網絡組態

5.1 硬件組態

首先導入GSD文件，接著創建工程項目文件，添加機架模塊；然后依次添加電源模塊、CPU模塊、網卡模塊、數字量輸入/輸出模塊；將IE/PBlink模塊和現場ET200S從站添加到profinet網絡上；最后將變頻器及軟啟動器添加到IE/PBlink模塊的profibus-DP網絡上。

5.2 網絡組態

設置網絡中所有設備的屬性，包括設備硬件和通信參數的設置，為每臺設備設定唯一的名稱并分配IP地址，設置模塊及I/O設備的相關參數（如變頻器啟動、運行參數等）。這些參數將加載到CPU，并在CPU啟動期間傳送給相應的模塊。

6 結束語

本方案是根據寶雞卷煙廠實際情況而制定的，使用profinet和profibus集成網絡進行通信，提高了系統數據傳輸的準確性和速度，保證了生產線安全穩定高效運行，對其他生產線具有一定的實際應用意義。

參考文獻

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[3]田民.基于PROFINET的卷包除塵控制系統[J].自動化技術與應用，2013，32（12）.

〔編輯：胡雪飛〕