Rockwell现场总线在切片回潮生产线中的应用

前言

　　随着打叶复烤技术的推广应用，各卷烟厂制丝线和膨胀烟丝厂家的工艺都使用经打包醇化后的片烟为生产原料。作为其第一道处理工序，其处理的效果如何直接关系到工艺质量，因此其控制系统的先进程度至关重要。本文介绍的基于Rockwell AB Devicenet现场总线技术的膨胀烟丝线切片回潮控制系统，具有运行安全可靠，实时性强，易于扩展的特点，达到了国内外卷烟制丝控制系统的先进水平。现将其电控系统设计的思路列示如下：

1 工艺设备流程的控制范围

　　切片回潮生产线工艺设备流程见图1：原料（片烟）经101和102轨道式皮带输送机进入推板式垂直分切机，红三刀四片切片后经104提升皮带机进入105静态电子皮带秤称重后通过106振动滑槽进入滚筒式叶片回潮机进行回潮处理，经108振槽和109水份仪检测水分，通过提升皮带机110A和110裙边带提升机上楼进贮叶柜，进入下一道工序的处理。

　　该切片回潮控制系统控制范围包括自工位号101至109B。此段主要控制两台主机设备——推板式垂直切片机和直接回潮机，所控电机的类型和数量如下：单向直接启动电机9台、变频调速控制电机2台、双向双速控制电机1台。

2 控制技术要求及实现功能

　　2.1纳入管控一体化

　　本段控制系统企业要求与其原生产线管控一体化控制系统融为一体，其管控一体化控制系统结构如图二所示。本主主要介绍管控系统该段的第一层和第二层设计。由于本文的主题和篇幅的关系对第三层和第四层就不再涉及。如图2所示。

　　第一层是直接控制生产装置运行的设备控制层，通常包括现场仪表和执行机构、FCS系统、PLC系统和其它形式的控制系统。这些系统这一层除完成一些常规控制外，还应赋予先进控制的智能，实现生产的优化运行。

　　第二层为集中监控层, 通常供生产操作人员使用，保证生产正常平稳运行。工厂的中央控制室中操作人员通过计算机向现场发出生产控制命令，同时在计算机屏幕上查看现场的实时生产数据[1]。

　　2.2实现功能

　　控制系统应具有两种操作模式，即本地控制模式和中控室远程监控模式。

　　2.2.1本地控制模式

　　体现在第一层的底层设备控制系统，要求具有按工艺要求自动顺序启/停、声光报警、故障诊断、联锁、模拟工艺流程状况显示等功能。对电机提供过热、过流、缺相保护功能。控制系统以自动控制为主，并备有手动控制功能，两者之间可进行转换。

　　①自动控制：本控制系统在自动方式下实现对各设备的自动控制，包括电机启停、执行机构的动作等，满足生产工艺的要求。各设备在启动时按照物料流动的方向逆序启动。相邻设备之间在启动时应设置延时时间（具体时间依工艺情况而定），以防堵料。带有测控元件的设备其动作次序按照生产工艺确定。

　　②手动控制：本控制系统在手动方式下通过本地组合开关实现对各单机设备电机的现场手动控制，包括双向电机的正反向换向。

　　③紧急停止：本控制系统具有紧急停止功能，在各工艺段关键位置设置有明显标记的紧急停止按钮。当按下按钮后，该段内所控制的设备必须全部停止运行，并切断动力电源。解除紧急情况后，系统需重新启动方可重新工作。

　　④电机控制柜组操作面板：分别用于监视相应控制段的工艺流程、设备状况、工艺参数及故障指示等，并可对本段设备进行启/停、手动/自动切换操作，以及根据授权对工艺参数进行设定等。

　　⑤保护功能：系统对电机提供过热、过流、缺相保护功能。

　　2.2.2中控室远程监控模式

　　体现在第二层的集中监控层，也以自动控制为主，并备有手动控制功能，两者之间可进行转换。中控和本地切换钮设在中控室，常规模式打在中控状态，在中控室对全线进行集中操作和监控，在该运行模式时现场不进行操作，这样一是保证了安全，防止多头操作，二是现场只设少量巡视人员，减少了人员配备，降低了企业的人工成本。只有在特殊情况如调试和检修时打在本地操作状态。

3 系统结构和构成

　　3.1系统结构

　　该部分电控系统由设备控制层、集中监控层组成，两个功能层主要通过Devicenet和Controlnet网络连接，实行了信息集成，方便了与生产管理系统的连接。形成了分段控制、集中监控及管理的一体化系统。见附图3。

　　3.2系统构成

　　3.2.1底层控制系统

　　采用现场总线控制模式和主站-本地操作箱结构，总线采用A-B公司DeviceNet。相对于其余的现场总线来讲，DeviceNet总线的抗干扰能力要更好，网络配置更简易。一组电控柜组放置现场，其中电机柜采用A-B公司的母线结构形式。

　　①主站

采用A-B公司SLC504可编程序控制器（由于其处理能力较强，尽管该段控制设备较多，但一个SLC504已经足够，用Controllogix5000系列就有点不是太经济了）。本