SIEMENS西门子十堰授权代理商

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ZJ17型高速卷接机组是该公司的主导产品，该机组是引进德国豪尼公司技术生产的，生产速度为7000支/分，具有烟支质量稳定,开机率高，节省原辅材料等特点，因而在国产 烟机市场其占有率达到80%以上。但该型号机组控制系统系80年代产品，采用**电子板加继电器组的控制方式，电子板常常出故障，备件采购又较为困难。考虑到这一情况，该公司决定将其控制系统改为用PLC来控制。

系统介绍

ZJ17型卷接机组由供丝、、接嘴三部分构成。其中供丝部分取用供丝系统(或用其它方法加料)的，经由 落料、匀丝、提升、摊铺、负压抽吸，密度控制(烟条削整), 形成密度合适的条状交付给部分。部分将纸包卷在上形成烟条，并予以切断，形成双倍长度的无嘴烟支交付给接嘴部分，此部分要求完成对纸的 处理，包括换盘纸、接纸、纸带张力调整烟支商标印刷、印刷位置调整、纸上胶、胶水烘干。同时因为主驱动电机在这一部分，对主驱动的控制也是在此完成的。接嘴部分切开双倍长度的无嘴烟支，将嘴棒通过水松纸粘接在烟支上，剔除不合格烟支，将成品烟支送给下游机器。从机组工作的特点来看，控制系统应该能满足如下要求：

·I/O点容量大，较好是分布式系统 

·能处理快至400Hz的脉冲量 

·性能稳定，可以适应的生产环境根据以上特点，我们拟用S7-400组建一个PROFIBUS网络,在机组三部分分别放置 ET200M 子站处理 I/O ，并用SIEMENS新推出的高速逻辑处理模块FM352处理高速的脉冲量，用PC670工业计算机构建人机接口界面。

硬件的特点包括：CPU414-2DP具有存储量大、运行速度快、强抗干扰能力和高可靠性等特性；ET200M子站通用性强、模块更换方便；功能模块FM352-5工作速度快,很适用系统处理快速脉冲；PC670具有牢固的、具备IP65保护级别的塑料板，抗干扰、抗震动能力强,可靠性高。

采用PC670运行人机界面程序，它通过MPI网络与主CPU连接，人机界面程序可以修改系统运行参数、读取系统运行故障信息、统计设备生产数据。

系统功能

·启动顺序控制：为了尽量减少原辅材料的浪费，并考虑 到机器启动时可能有不同的速度，程序没有以时间为条件进行顺序投入，而通过对机器脉冲的统计来实现 

·停机控制：同样原因，除开有要求立即停机外，停机控制时需要将各种原辅材料按一定的次序撤出，尽量将合格成品送达下游机器，因此同样采用了计数机器脉冲的方法 

·故障处理：机器运行时会产生一些报警或故障信息，系统对绝大部分的运行故障和报警都能进行处理 

·供丝控制：程序处理当前料位情况，以决定是否打开进料气闸，并在多次打开气闸而没有时给出报警 

·料位控制：是对中间储料箱中料位的控制。这里用到一个PID的调节，系统通过一组指示料位的光电开关判断当前料位，机器速度代表消耗量，陡角带提升速度是控制程序的输出 

·机器脉冲的处理：系统必须对许多脉冲进行处理，用来计算机器速度、移位步距参考、产量计数等，这一部分的工作由FM352-5来完成

小结及体会

自2001年5月开始，采用上述系统的设备开始投放市场，现已装备在北京厂、呼和浩特厂、常德厂、广二厂、天津厂、石家庄厂、武汉厂、厦门厂等厂共计近30台套。用户反映良好。

电子技术自动控制技术的发展是相当快的，特别是PLC和现场总线技术,有相当多的早期设备，其控制系统在现 在看来已经很落伍了，对它们进行升级改造是很有必要的。对于行业来说，SIEMENS具有传统品牌优势，用户容易接受采用SIEMENS控制产品的设备; 同时,SIEMENS 产品涵盖面较广,系统集成容易；另外,SIEMENS适时推出适合烟机应用的自动化控制产品(如FM352-5在前述系统中得到了很好的应用)，这对我们进行控制系统设计是很有好处的

  Profibus 是目前工控系统中较成功的现场总线之一，得到了广泛的应用。某煤气加压机控制系统采用Profibus-DP过程现场总线通讯技术方案，分别采用西门子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS600变频器。

2 系统配置及通讯协议

(1) 系统配置

该 系统以西门子公司和ABB公司的相关产品来实现全数字交流调速系统在Profibus-DP网中的通讯及控制原理。附图为该系统的Profibus-DP 网的网络配置图，其中PLC为西门子公司的SIMATIC S7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NPBA-12为与变频器配套的通讯适配器。编程软件为STEP7 V5.2软件，用于对S7-300 PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯配置。上位机画面操作采用WinCC5.1进行画面编程和操作，与PLC通讯采用以太网通讯方式。

(2) 通讯协议

在本系统中，S7-300 PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与NPBA-12通讯适配器模 块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATIC S7-315-2DP来的控制。NPBA-12通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中，的每一个字都被编址，在 变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。

变 频器现场总线控制系统若从软件角度看，其核心内容是现场总线的通讯协议。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。网 络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码;过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些 数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。Profibus-DP共有两类型的网络PPO:一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD;另一类是 有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的，是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，均各自 独立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。

3 STEP7项目系统组态及通讯编程

(1) 使用STEP7V5.2组态软件，进入Hardware Configure完成S7-300 PLC硬件组态;

(2) 选定S7-315-2DP为主站系统，将NPBA-12的GSD(设备数据库)文件导入STEP7的编程环境中，软件组态NPBA-12到以 S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型，本设计使用PPO4，设定站点网络地址。在变频传动装置Profibus的结构 中，ABB变频器使用Profibus-DP通信模块(NPBA-12)进行，主要是周期性的:主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站， 因此需要在PLC主程序中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写这些数据，实现到变频器的通信控制;

(3) 在主PLC程序中建立一个数据块，用于于变频器的数据通信;建立一变量表，用于观测实时通讯效果。

   4 变频器运行设置

变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC自动化系统中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。

通讯电缆联接后，启动变频器，完成对变频器通讯参数的

4.1 基本设置。 机电专业

(1) 51.01—模块类型，本参数显示由传动装置探测到的模块型号。其参数值用户不可调整。如果本参数没有定义，则不能在模块与传动之间建立通讯。

(2) 51.02—本参数选择通讯协议，“0”为选择Profibus-DP通讯协议。

(3) 51.03—本参数为Profibus连接选择的PPO类型，“3”为PPO4，但变频器上的PPO类型应与PLC上组态的PPO类型一致。

(4) 51.04—本参数用于定义设备地址号，即变频器的站点地址，在Profibus连路上的每一台设备都必须有一个单独的地址。本次设计中两台变频器分别为2、3号站。

4.2 过程参数的连接

过程参数互联完成NPBA-12双端口RAM连接器与变频器相应参数的定义和连接，包括主站(PLC)到变频器的连接和变频器到主站(PLC)的连接两部分。在变频器上设定下列连接参数。 

(1) 从PLC发送到传动装置变频器的PZD值

l PZD1—控制字，如变频器的启动使能、停止、急停等控制命令;

l PZD2—变频器的频率设定值。

(2) 从传动装置变频器发送到PLC的PZD值

l PZD1—状态字,如报警、故障等变频器运行状态;

l PZD2—变频器的速度实际值、电流实际值等。 机电专业技术网