黑龙江西门子PLC代理

1、引 言 

    MK9-5卷烟机是英国MOLINS公司七十年代的产品，其电气控制部分采用以INbbbg080为主的电子逻辑线路板和继电器组成控制系统，充分体现当时的技术水平，目前在许多中小型卷烟厂仍是主要的卷烟卷接生产设备。随着微型计算机技术的发展，特别是经过多年的运行，电路逐渐老化，故障率也随着增加，维修工作越来越繁重，直接影响到工厂正常的生产效率和产品质量。因此，必须对MK9-5卷烟机的电气控制系统进行改造，使之具有更为先进的控制和监测功能，以适应高效率安全生产的要求。

2、系统方案的确定

　　MK9-5卷烟机电气控制台改造的指导思想是：机电分离，集中控制，实时监控。其目的在于将电气控制系统与机械系统结构上相分离，以利于机电系统的维护和修理，将分离式硬件逻辑控制系统改为模块化集中控制，以提高烟机控制水平，增强系统的可靠性：运用智能化技术对烟机运行进行实时监控，给操作工以指导。

　　根据上述指导思想，通过调查研究和消化吸收原机控制系统的技术，提出采用三菱A2AS可编程序控制器（以下简称PLC）和工业控制计算机（以下简称IPC）相结合的控制方案。其中PLC主要完成机检测和控制任务，而IPC主要完成监测管理、数据采集和人机界面等任务。经过反复论证和选择比较，认为采用PLUIPC控制方案更能体现信息管理集中优化和控制系统实用可靠的优点。

3、系统框图和配置

　　经过消化吸收电气控制系统的原始电路图并考虑到PLC的工作特点，归纳整理出控制系统的输入/输出信号为：

　　输入信号：共有102点，全部为直流输入信号，主要是各种传感器输入信号和主令按钮输入信号。

　　输出信号：共有106点，全部为直流输出信号，主要是各种执行机构的输出和指示灯输出信号。

　　中断信号：卷烟机的刀头信号、跑条信号和盘纸拼接信号需要控制系统立即作出响应，因此将这三个信号作为中断信号输入PLC。
 
　　通讯信号：PLC运行过程中需要将检测到的卷烟机的运行状态和统计数据传送给上位的IPC，同时也需要接收从IPC设置的有关运行参数，在控制系统中采用RS232串行通讯的方式实现这些数据的交换。

　　根据上述I/0信号分配情况，控制系统决定选用日本三菱公司的A2AS系列的可编程序控制器，具体的配置是：
 
    底板：AlS35B和A1S55B各一块。

    CPU模块：A2ASCPU一块。

    输入模块：AX42二块。

    输出模块：AY42一块，AY16三块。

    中断模块：AI61一块。

    通讯模块：AlSJ71C24一块。

　　其中，两块AX42模块安装在主底板AlS35B的第0和第1通道，AI61中断模块安装在A1S35B的第2通道，AlSJ71C24通讯模块安装在AlS35B的第3通道。输出模块AY42和三块AYl6则分别安装在扩展底板AlS55B的第0至第3通道。

4、主要控制模块的设计

　　卷烟机是一种机、电、光相结合的生产设备，其整机运行的自动化水平较高，控制系统比较复杂，按照工艺过程的要求可分为下述若干个控制模块。

    （l）主电机启停控制：主电机启动前，主离合器应处于拉开状态，确保主电机轻载启动。当所有检测和控制条件均满足时，按下启动按钮可使主电机轻载启动，速度为全速的1/3，当烙铁放下产生烟条运行信号后，自动切换为全速运行。当机器出现故障，则立即切断电源并机械制动，保证机器安全。

    （2）变频调速控制：卷烟机共有点动速度（1/6全速）、低速（1/3全速）和全速三种运行速度，由PLC控制系统根据当前的运行条件产生相应的输出信号控制交流变频器的速度设定，从而达到合适的机器运行速度。

    （3）其他电机控制：当主电机正常运行后，PLC控制大小风机电机、油泵电机、油冷电机、浆糊电机、液压电机、烟梗电机、料斗电机、振动盘电机和除尘电机开设运行。这些电机的状态都接入交流连锁控制中，任何电机的异常都会断开交流连锁，导致机器停止运行。当主电机停止运行后，PLC控制这些电机停止运行。

    （4）交流连锁控制：交流连锁通常用来保证运行过程中的人员和机器的安全，当出现防护门打开，机械传动异常，油压偏低或电机热敏跳闸等故障时，交流连锁断开，机器停止运行。消除故障后，机器才能重新运行。

    （5）直流连锁控制：直流连锁通常用来保证运行过程中的产品质量，当出现烟丝缺少，盘纸断开，跑条等故障时，直流连锁断开，机器停止运行。消除故障后，机器才能重新运行。
 
    （6）烟丝料斗控制：当主电机启动运行后，料斗电机自动运转为卷烟机提供烟丝，控制系统同时检测烟丝料位的高低和控制烟丝的提升速度，保证烟丝供给的均匀连续。

    （7）盘纸拼接控制：当二盘盘纸用完后，使用待用的另二盘盘纸通过自动拼接后继续为卷烟机提供原料。拼接控制的逻辑比较复杂，主要包括拼接选通脉冲的监测、左右盘纸张力监测、左右盘纸耗尽检测及手动拼接等几部分。

    （8）烙铁温度控制：选用日本ORMON智能温度控制器控制卷烟机的熔铁温度，温度控制器的报警输出接入PLC的直流连锁控制中，当温度超限后，PLC的直流连锁断开使机器停止运行，同时显示故障原因。

    （9）水松纸拼接控制：当-盘水松纸用完后，使用待用的另一盘水松纸通过自动拼接后继续为卷烟机提供原料。水松纸的拼接控制的逻辑与盘纸拼接一样也是包括拼接选通脉冲的监测、左右水松纸张力监测、左右水松纸耗尽检测及子动拼接等几部分。

    （10）干燥鼓剔除控制：当机器开始运行或出现盘纸或水松纸拼接时，卷烟机会产生部分不合格烟支。这些不合格烟支需要在经过干燥鼓时被剔除掉，剔除动作是靠干燥鼓吹气阀的导通未完成的，准确的剔除时序则是靠刀头脉冲信号的同步作用来保证。
 
    （11）数据采集：卷烟机运行过程中的二些生产数据如产量、原辅材料的消耗、停车故障的次数和持续时间等可在PLC中加以统计，统计可按班次进行日统计和月统计存储在盯的寄存器中。上位的IPC可通过盯的通讯模块读取这些数据提供给生产管理使用。
 
5、结束语

　　本文介绍的在MK9-5型卷烟机中用三菱PLC构成的新型先进电气控制系统，经过一年多的实际运行，大大提高了整机的可靠性和工作效率，降低了故障率和次品率，减少了原辅材料的消耗，达到了控制系统的设计目的。因此，用兰菱PLC构成的卷烟机新型先进电气扣制系统具有较好的使用和推广价值。

产品特性

　　系统采用ZSD3120 GPRS DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口， 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。

    1、内置TCP/IP协议栈，针对GPRS网络优化

    2、提供GPRS无线数据双向传输功能

    3、提供RS232/RS485/RS422接口

    4、符合ETSI GSM Phase 2+标准

    5、支持自动心跳，保持在线

    6、透明数据传输：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输

    7、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接

    8、提供短信通道，内置Unicode国际编码转换表

    9、支持远程短信/电话唤醒

    10、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能

    11、支持中心为固定IP或动态域名

    12、心跳报告时间间隔用户可设定

    13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等 数据传输

    14、支持APN数据专网业务

    15、安装灵活、使用方便、可靠

    16、支持多数据中心，自动切换

    17、适应低温和高温工作环境

    18、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用

    19、复合式看门狗技术，yongbu当机

    20、整机低功耗技术，在线待机电流<20mA

安全措施

　　由于远程控制的特殊性，系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。

　　监控中心可通过公网接入，或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证， 整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。

    1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网，服务器与公网Internet隔离，可以有效避免非法入侵。

    2、用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围，只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与监控中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。

    3、可以为每个GPRS数据传设备单独配置 DTU ID号和密码，通过监控中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有中心分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。

    4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。

    5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。