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【摘 要】 针对卷接包工艺风力系统稳定性和信息化要求，提出了一种新的控制方案，能更好的完成各项控制功能，满足各项工艺要求，保证正常生产，同时能确保系统稳定性、快速性及准确性：（1）采用PROFINET控制系统的实时性解决风力平衡调节滞后引起的波动问题；（2）兼容性好，易于扩展；（3）利用PROFINET一网到底的特性满足卷烟厂信息化管理的需求。
【关键词】 S7-400；PROFINET；工艺风力；控制系统
中图分类号：TP 273 文献标识码：A
概述
随着烟草市场的竞争，按照烟草国家局“卷烟上水平”和“创建优秀卷烟工厂”的行业发展要求，卷烟加工企业提出“提高质量、降低消耗、提升效率”的目标，这就要求卷烟机工艺风力控制系统高可靠性、先进性、高稳定性。
随着通讯技术、网络技术、人机接口技术的发展，卷烟机工艺风力控制系统逐渐向数字化、智能化、网络化发展[1]。安徽某卷烟厂在异地搬迁技改中，顺应行业发展新的技术要求，许多设备和系统的控制均采用了PROFINET网络控制方案，其中就包括卷烟机工艺风力控制系统[1，2，3，4]。
1 工艺风力控制系统结构
卷接机组的工艺风力系统是指为实现通过负压风机产生的负压，为卷烟、接嘴及除尘等过程提供动力，同时收集各工艺过程中产生的粉尘等功能而建立的一整套设备及相关控制。工艺风力控制系统是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统，具有控制任务量大时，故障点多且不易定位等诸多缺点[1][2]。
安徽某卷烟厂技改方案中，卷包除尘车间共有30个除尘系统，主要设置了30台变频器，19个现场IO设备，若干交换机及HMI设备等。针对这些控制要求，工艺风力控制系统结构如表 1所示
该系统具有IO点数、变量及控制对象庞大、控制任务繁重、控制过程复杂等特点。由于原来工艺风力控制系统都是采用PROFIBUS-DP分布式现场总线，然而在以往的PROFIBUS-DP控制系统在大型复杂系统使用时，传输速率较慢，控制滞后，使得风力平衡效果非常不理想（风压波動>±3%）。
综合上述，此次控制系统采用S7-400及PROFINET网络：
1）S7-400控制系统及PROFINET网络结构图如图 1所示：
PROFINET 提供实时通信通道（RT和IRT）和标准通信通道，标准通道是使用TCP/IP协议的非实时通信通道，主要用于设备参数化、组态和读取诊断数据。
从图 1可以得出，虽然设备数量及类型较多，但均能统一到PROFINET网络中，且网络结构灵活，真正实现了一网到底的控制理念。
2 电控技术方案
1）采用西门子S7-400PLC作为主控制器，采用ET200S作为现场IO设备。
2）利用PLC控制器组态PROFINET网络，将变频器及现场IO设备连入PROFINET网络之中[3][4]。系统的变频器均通过PROFINET网络与PLC进行数据交换，变频器参数可在上位机上修改和监视。
3）现场的IO子站可将采集的压力、除尘管道温度、流量等各种传感器信号的在线监测，通过PROFINET网络与PLC进行数据交换。
4）除尘系统主管道上安装1个压力传感器，检测系统的压力值。系统可以通过检测到的压力，改变变频器的输出来控制风机转速，实现主管压力恒定，满足工艺所要求的风力指标。
3 实际效果
2）工艺风力系统性能指标如表 2所示。
综合上述，基于S7-400及PROFINET网络的集中工艺风力系统的压力变化平稳，系统的性能指标均达到要求。
4 结论
1）本文针对复杂的卷接包工艺风力除尘系统设计了相应的控制系统，探讨了这类系统的电控解决方案，是对如何更好的将先进控制技术应用于生产制造业的有益尝试，对于此类应用具有较好的指导意义。
2）PROFINET一网到底的特性，实现了卷烟厂设备信息化管理需求。
3）在实际应用中，该控制系统具有良好的实时性、准确性及稳定性，系统风力平衡等各指标性能变化反映了较好的控制效果。
参考文献：
[1] 戴石良，李国荣等.卷接机组风力集中供给方式的研究与应用[J].烟草科技/设备与仪器，2004（10）.
[2] 张雄.卷烟厂风力送丝系统输送风速稳定性分析与控制研究[D].南华大学，硕士论文，2006，5.
[3] AlbertoA.Aguilar-Lasserre；GuillermoCortesRobles；etc.OptimalDesignofMultiproductBatchPlantsunderImpreciseDemand[J].LectureNotesinComputerScience，2008（Vol.5317）：418-428.
[4] PROFINETCBA在烟草制丝线控制系统中的应用《工业控制计算机》2013年第26卷第8期，81-84.
【关键词】 S7-400；PROFINET；工艺风力；控制系统
中图分类号：TP 273 文献标识码：A
概述
随着烟草市场的竞争，按照烟草国家局“卷烟上水平”和“创建优秀卷烟工厂”的行业发展要求，卷烟加工企业提出“提高质量、降低消耗、提升效率”的目标，这就要求卷烟机工艺风力控制系统高可靠性、先进性、高稳定性。
随着通讯技术、网络技术、人机接口技术的发展，卷烟机工艺风力控制系统逐渐向数字化、智能化、网络化发展[1]。安徽某卷烟厂在异地搬迁技改中，顺应行业发展新的技术要求，许多设备和系统的控制均采用了PROFINET网络控制方案，其中就包括卷烟机工艺风力控制系统[1，2，3，4]。
1 工艺风力控制系统结构
卷接机组的工艺风力系统是指为实现通过负压风机产生的负压，为卷烟、接嘴及除尘等过程提供动力，同时收集各工艺过程中产生的粉尘等功能而建立的一整套设备及相关控制。工艺风力控制系统是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统，具有控制任务量大时，故障点多且不易定位等诸多缺点[1][2]。
安徽某卷烟厂技改方案中，卷包除尘车间共有30个除尘系统，主要设置了30台变频器，19个现场IO设备，若干交换机及HMI设备等。针对这些控制要求，工艺风力控制系统结构如表 1所示
该系统具有IO点数、变量及控制对象庞大、控制任务繁重、控制过程复杂等特点。由于原来工艺风力控制系统都是采用PROFIBUS-DP分布式现场总线，然而在以往的PROFIBUS-DP控制系统在大型复杂系统使用时，传输速率较慢，控制滞后，使得风力平衡效果非常不理想（风压波動>±3%）。
综合上述，此次控制系统采用S7-400及PROFINET网络：
1）S7-400控制系统及PROFINET网络结构图如图 1所示：
PROFINET 提供实时通信通道（RT和IRT）和标准通信通道，标准通道是使用TCP/IP协议的非实时通信通道，主要用于设备参数化、组态和读取诊断数据。
从图 1可以得出，虽然设备数量及类型较多，但均能统一到PROFINET网络中，且网络结构灵活，真正实现了一网到底的控制理念。
2 电控技术方案
1）采用西门子S7-400PLC作为主控制器，采用ET200S作为现场IO设备。
2）利用PLC控制器组态PROFINET网络，将变频器及现场IO设备连入PROFINET网络之中[3][4]。系统的变频器均通过PROFINET网络与PLC进行数据交换，变频器参数可在上位机上修改和监视。
3）现场的IO子站可将采集的压力、除尘管道温度、流量等各种传感器信号的在线监测，通过PROFINET网络与PLC进行数据交换。
4）除尘系统主管道上安装1个压力传感器，检测系统的压力值。系统可以通过检测到的压力，改变变频器的输出来控制风机转速，实现主管压力恒定，满足工艺所要求的风力指标。
3 实际效果
2）工艺风力系统性能指标如表 2所示。
综合上述，基于S7-400及PROFINET网络的集中工艺风力系统的压力变化平稳，系统的性能指标均达到要求。
4 结论
1）本文针对复杂的卷接包工艺风力除尘系统设计了相应的控制系统，探讨了这类系统的电控解决方案，是对如何更好的将先进控制技术应用于生产制造业的有益尝试，对于此类应用具有较好的指导意义。
2）PROFINET一网到底的特性，实现了卷烟厂设备信息化管理需求。
3）在实际应用中，该控制系统具有良好的实时性、准确性及稳定性，系统风力平衡等各指标性能变化反映了较好的控制效果。
参考文献：
[1] 戴石良，李国荣等.卷接机组风力集中供给方式的研究与应用[J].烟草科技/设备与仪器，2004（10）.
[2] 张雄.卷烟厂风力送丝系统输送风速稳定性分析与控制研究[D].南华大学，硕士论文，2006，5.
[3] AlbertoA.Aguilar-Lasserre；GuillermoCortesRobles；etc.OptimalDesignofMultiproductBatchPlantsunderImpreciseDemand[J].LectureNotesinComputerScience，2008（Vol.5317）：418-428.
[4] PROFINETCBA在烟草制丝线控制系统中的应用《工业控制计算机》2013年第26卷第8期，81-84.