施耐德PLC在煙草工業自動化領域中的應用

周炳蘭 葉 瑋 霍 超/文

施耐德PLC在煙草工業自動化領域中的應用

周炳蘭 葉 瑋 霍 超/文

本文結合某煙葉公司復烤廠自動化物流系統工程案例，闡述了施耐德可編程控制器在煙草工業領域中的應用。從新建項目開始到主控制器和子站的硬件配置以及變量的創建和程序開發，詳細介紹了施耐德編程軟件和組態軟件的使用，并通過軟件集成的仿真器對所開發程序進行仿真測試，對測試結果進行分析最終得出可行結論。

自動化系統、可編程控制器、煙草工業、M580、Modbus

本文結合工程案例，闡述了施耐德可編程控制器在煙草工業領域中的應用，從新建項目開始到主控制器和子站的硬件配置以及變量的創建和程序開發，通過整個項目設計階段流程，詳細介紹了施耐德編程軟件和組態軟件的使用，并通過軟件集成的仿真器對所開發程序進行仿真測試，測試結果滿足設計工程案例要求。

一、關于施耐德可編程邏輯控制器（PLC）

施耐德電氣（中國）有限公司旗下可編程邏輯控制器（PLC）產品是專門面向過程控制而設計的通用自動化系統平臺，具有強大的對離散量、模擬量及過程回路控制方面的處理能力以及開放、靈活、耐用和可持續等特性。施耐德Modicon公司推出的Modbus通訊協議成為當今自動化領域里的通訊標準，后續推出的專門面向過程控制而設計的自動化系統平臺Quantum通用自動化系統，繼承并擴展了Modicon產品一貫的特點，并融入了當今最新的IT技術和網絡技術，具有結構靈活、功能強大、使用簡便、性價比高、集成度高、兼容性好以及廣泛開放性等特點，不斷推動和領導著自動化技術的發展方向和潮流。

施耐德PLC主要應用在終端用戶和機械設備制造領域，應用的行業廣泛，包括鋼鐵、冶金、電力、石化、交通、污水、市政、玻璃、水泥、有色金屬、采礦業、汽車、食品飲料和制藥等領域。本文結合某煙葉公司復烤廠自動化物流系統工程案例，介紹了施耐德PLC在煙草工業自動化領域的具體應用情況。

二、工程案例系統簡介

本工程案例選用施耐德M580系列PLC，該產品配置了功能強大的處理器，具有高水平的網絡通訊計算能力、顯示功能以及自動控制應用程序。通訊處理器采用BMENOC0301以太網卡，支持EtherNet/IP、Modbus TCP/IP網絡控制架構?？刂葡鋬菼/O模塊采用施耐德STB系列I/O子站。設備層采用星型鏈接的方式將子站IO模塊以及其他聯網設備接入控制網絡。

圖1為工程案例電控系統配置圖，電控系統主控制器通過網絡交換機與現場子站以Modbus協議進行通訊，現場執行器件、電機以及檢測器件直接或間接連接到現場子站，并通過現場操作員終端對設備狀態進行實時監控。

該工程的物流自動化系統由成品煙包信息錄入及碼垛組盤、入庫輸送系統、自動化立體倉庫、出庫輸送系統、裝車發貨等組成。主要具有以下功能：

1.成品煙包組盤區：完成成品煙包的信息錄入及碼垛組盤功能；

2.入庫輸送區：完成成品煙包托盤的入庫輸送功能和空托盤的補貨；

3.成品高架庫區：完成成品煙包存儲單元的自動存儲功能；

4.出庫輸送區：完成成品煙包存儲單元的自動出庫、出庫輸送、信息校驗、余料返庫等功能。

三、主控制器及子站硬件組態

本工程案例PLC編程、調試軟件平臺采用施耐德編程軟件Unity Pro 10.0。打開Unity Pro新建項目，根據提示選擇所采用PLC版本。項目新建完成后，通過“項目瀏覽器”中的配置選項在PLC機架中添加電源以及輸入輸出等所需模塊。

現場子站STB組態采用施耐德軟件Advantys，打開Unity Pro軟件中的DTM瀏覽器，右擊CPU，選擇添加子站通訊模塊后，雙擊已添加子站，在彈出的窗口中點擊Advantys按鈕啟動Advantys軟件，在Advantys軟件中添加所需子站電源以及輸入輸出模塊。

需要注意的是，當所插入的模塊總功率超過限制，需添加邏輯電源模塊，否則會造成輸入輸出模塊無法正常工作。組態時，點擊工具欄中的Resource Analysis，在彈出的窗口中可以直觀地顯示當前組態模塊的總功率是否超過極限，如圖2。

圖1 ： 電控系統配置圖

圖2 ： 硬件功率分析表

圖3 ：DDT類型結構體

圖4 ：仿真模型

圖5 ：程序監控

圖6 ： 動態數據表初始值

圖7 ：動態數據表終止值

四、程序開發

施耐德編程軟件Unity Pro為用戶提供了FBD、LD、SFC、IL以及ST編程語言，本工程采用較為直觀的LD（梯形圖）進行編程。通過項目瀏覽器中的“變量和FB實例”創建項目所需變量以及功能塊。創建變量時，可以通過DDT類型創建結構體和數組，在變量中嵌套已創建的結構體或者數組，如圖3。

本工程通過DFB類型創建了用于物流輸送系統信息傳遞的類型SUB_M_M_INFO，以及用于站臺信息存儲的結構體M_INFO。為便于分析，本文模擬工程案例建立了簡單的仿真模型，如圖4，其中包括站臺101和102，用于測試該自動化倉儲物流系統物料輸送時信息傳遞是否成功。

101站臺上的物料輸送至站臺102，當傳遞信息條件滿足時，101上的物料信息自動傳送到102站臺上，同時101物料信息清零。在程序塊test中調用SUB_ M_M_INFO類型，程序如圖5所示，當DFB類型SUB_M_M_INFO的端口M0_TO_M1狀態由“false”跳變至“true”時，表示信息傳遞條件滿足，如果類型SUB_M_M_ INFO程序沒有問題，站臺101上的信息將傳遞至站臺102。

五、仿真調試

施耐德編程軟件Unity Pro集成了仿真模擬器，便于用戶對所開發程序進行仿真調試，解決程序中存在的問題，減少現場調試周期。

程序開發完成后，點擊編程軟件Unity Pro工具欄中的“仿真模式”按鈕，再點擊測試連接按鈕，當提示“成功連接到當前選擇的目標”時，表示編程器與PLC仿真器連接成功。點擊工具欄中的“連接”按鈕，再點擊“PLC --> 將項目傳輸到PLC”按鈕將程序下載到PLC仿真器中，傳輸完成再點擊工具欄運行按鈕即可監控程序，如圖5。

在動態數據表中新建一個監控數據表，表中監視站臺101和站臺102上的數據信息。如圖6，邏輯中BQ1_101采用常閉點，即BQ1_101信號為0時，程序邏輯為1，因此該信號點不用更改，在102上添加物料信息，目標地址指向102。手動將OP_AUTO和BQ1_102置為1，傳遞信息條件滿足，站臺101上的數據信息立即傳輸到站臺102上，同時站臺101信息清零，如圖7終止值所示，仿真結果符合預期設計要求，DFB類型SUB_M_M_ INFO功能塊滿足信息傳遞功能。

作者單位為昆明昆船物流信息產業有限公司