运用Profibus-DP实现卷烟制丝生产自动化
1 引言
过去的卷烟制丝生产线采用集中式的PLC控制系统，这种系统要求每一个现场电控设备都必须用导线直接连接至PLC。如果机器尺寸大，设备分布区域广，则耗费的电缆特别多，设备安装调试时间长，设备故障点多，不容易维护。对设备的升级和改进非常不方便。由于卷烟行业争激烈，要求生产设备不但性能先进，可靠性高，而且要易于改造。原有的电控系统已不能满足需要，采用现场总线是最佳选择。Profibus-DP是用于分散外围设备的过程现场总线的简称，是开放结构的现场总线系统的标准化规范(EN5D170)。下面介绍运用Profibus-DP实现卷烟生产自动化的具体方法。
2 电控系统硬件构成
卷烟制丝工艺流程如图1所示。电控系统将整条制丝线分为10个工艺段。硬件模块架构为主-从形式，具体组成如图2所示。
每个工艺段采用一个内置DP接口的S7-400 CPU作为主站，ET200S、带DP接口的水份仪、TP系列触摸屏、变频器每个各自作为一个从站。核子称自带电控系统，它采用S7-300 CPU，选用CP系列网卡将其联入PROFIBUS-DP网。光电开关、限位开关、电磁阀等作为普通I/O点，每20点左右组成一个ET200S子站，安装在现场控制箱内。每个ET200S子站控制的负载馈电器一般不超过8个。
各个工段之间可以用联锁信号联络，亦可以用SIEMENS Industrial Ethernet连网。
3 用户程序设计
用户程序设计是构建一个电控系统最为复杂繁琐而且最重要的工作。用户程序包括硬件组态和控制程序两部分，用STEP7软件完成开发。
3.1 硬件组态
硬件组态的目的是改变硬件模块的预置参数，如地址、量程等，使之符合实际使用要求。用STEP7中的Hwconfig程序先组态主站，再组态从站。无论是主站还是从站，配置列表中模块的排列次序必须和实际安装次序一致，模块的订货号也必须和硬件模块相一致，否则下载到CPU会提示出错。
3.2 控制程序设计
STEP7是模块化的设计软件，使用模块化设计，可以大大减少编程工作量。在编写每个工段的控制程序时，可将整个控制任务拆分成若干个子任务，每个子任务编成一个FC或FB模块，然后在组织块OB1中调用它们，便可完成完整的自控任务。
在编写模块程序时，可以遵循以下几个原则:(1)将具有通用特性的功能做成一个模块，如电机顺序控制块，调速控制(变频器控制)块;(2)将一个机台的控制程序编写为一个模块，如仓式喂料机电控块，HT 叶丝膨胀机电控块;(3)将温度、水份、蒸汽流量等模拟量的PID参数控制各自编成一个模块;(4)将某一类功能做成一个模块，如故障检查和警报块，电机群组起动块。在这些模块当中，电机顺序控制块和调速控制(变频器控制)块对于所有工段都适用，下面作简单介绍。
(1) 电机顺序控制程序
电机顺序控制程序如下所示，前面带有#号的为形式变量，被程序调用时需要具体赋值。该程序具有控制电机顺序起动和停止，电机过载保护功能。
= #Mid_sign2
O(
)
O(
)
(2) 变频器控制程序
该模块程序较长，限于篇幅不能将程序全部列出，图3是该程序的结构框图。调用该程序时对其形式参数赋值便可改变电机运行状况。本例使用的是西门子MICROMASTER 440系列变频器。它有状态字、控制字、速率(频率)字各两个。其中状态字2、控制字2几乎不用，速率字一个用于输入另一个用于输出。状态字1具体各位反映变频器的具体状况，包括控制请求、准备运行等信息。控制字1的各位包含操作状况，故障确认等信息，决定能否开机。
4 结束语
由于电控系统都是由扦插式模块组成，硬件模块功能集成程度高，而且更换模块时不用接线，因此系统故障点少，查找和排除故障更加容易方便。本厂采用PROFIBUS总线以后，提高了产品质量，故障停机很少，取得令人满意的运行结果。该总线是大中型电控系统的理想选择。
