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PROTOS 70(ZJ17)卷接机组 控制系统PLC改造方案简介

  1、概述

  PROTOS 70卷接机组是目前国内烟厂采用的主流机型,由于当时技术状况的限制,其控制系统由专用电路板和一些专用继电器等组成 。 近几年来,随着PLC、现场总线及网络技术的高速发展,采用基于PLC和现场总线技术新的控制系统取代传统的PROTOS控制系统已成为必然。HAUNI公司新一代高速卷烟机(如80E、90E、1-80、PROTOS2-2)控制系统已大量采用了新的技术:如采用独立驱动系统取代早期的直流驱动和齿轮结构;电气部件通过总线与西门子S7-400控制系统相联;通过工业计算机作为集中控制单元可视化人机界面提供详尽的故障信息、报告和设定帮助菜单,同时以TCP/IP协议为与工厂提供网络接口。

  新的控制系统与传统的PROTOS 70机组控制系统相比,具有运行可靠、设置灵活、界面丰富友好等特点。在不改变机组生产能力的前提下,提高了控制系统的可靠性及可维护性,降低管理成本,提高机组的生产作业率。

  2、传统PROTOS 70(ZJ17)机组控制系统存在的问题目前国内烟厂使用的PROTOS70机组大部分是HAUNI公司上个世纪九十年代初进口的机器,ZJ17卷接机组是PROTOS70机组国产化机型。目前使用过程中上述机型主要存在以下问题:元器件数量多、连线接点多、故障率高。由于机器运行年限较长,线路板上元器件老化,设备故障率逐年增加;由于主电机为直流电机,需经常更换碳刷,维护工作量大;维修困难。电控系统出故障后,根据故障提示,需分析电路图,并经过反复测试,方能判别故障原因,影响机器利用率;部分电器备件采购困难。由于电子技术的飞速发展,技术更新快,使得部分电器备件已停产,采购困难。

  3、PROTOS 70卷接机组控制系统PLC改造方案

我们公司针对上述问题,对PROTOS70卷接机组电控系统进行了深入细致的研究,设计开发出PROTOS70机组新型控制系统。该系统已有多台成功的应用。

  3.1 方案要点:

  以PROFIBUS现场总线和西门子PLC控制器完全取代现行PROTOS 70 卷接机组中的由逻辑板卡组成的中央电子控制系统以及外部继电器逻辑单元,完成机器逻辑控制功能。通过总线与基于工业计算机的人机界面(HMI)交换数据;

  PLC系统采用西门子S7/400为整个控制核心,三个部分(供丝部分VE、卷烟部分SE、接嘴部分MAX)的检测与执行器件都连接到分布式I/O ET200M上,通过PROFIBUS-DP现场总线实现实时数据交换,以实现卷接机组的控制;

  主驱动电机改为交流电机,采用变频调速器驱动,通过PROFIBUS-DP总线连接;

  原分布式的电磁阀采用带PROFIBUS-DP总线接口的阀岛,PLC的CPU通过总线完成相应控制功能;烟支质量检测系统(CIS系统)采用基于单片机自主设计独立模块,完成松头检测、漏气检测等烟支质量检测及剔废功能,保留与OTIS、透气度检测传感器(以后与激光打孔连接)接口,通过CAN总线与人机界面(HMI)交换数据;

  SE的故障显示器通过CAN总线与人机界面(HMI)交换数据;

  新型SRM系统重量控制系统完成烟支重量控制功能 。 设计有RS232串口和CAN总线接口,可以方便地与上位人机界面 之间实时交换数据;
人机界面(HMI)采用 西门子PC677,很方便与PLC控制系统、CIS系统、SRM系统进行通讯。同时还可以进行相关参数设置、报告显示及故障定位显示,通过TCP/IP协议与工厂网络进行数据交换。

  可以肯定,改造后的控制系统将:很大程度上减少元器件数量和中间连接点或连接线,减少可能故障点;利用PLC技术优势增加系统自诊断能力,提高系统可维护性,减少维护时间;改造主驱动、阀岛、烟支质量检测系统(CIS)、SRM系统,充分利用现场总线技术,使系统更可靠、更稳定;提供系统与上位机联网通道,为烟厂实现现代化管理提供基础条件。

  3.2  新型控制系统图示 

Fig1  PROTOS70机组PLC控制系统框图

Fig2  VE电器柜

Fig3  SE电器柜 

Fig4  SE操作面板及人机界面

Fig5  MAX电器柜 

Fig6  MAX操作面板

Fig6  新型SRM系统

Fig6  MAX控制子站及CIS系统

  4、系统技术特征

可以看到,新的控制系统将具有如下显著特点:

故障率低(Less downtime)

操作和维护方便(Easy operation and maintenance)

采用先进控制技术(Modern control technology)

  5、改造设备清单及报价

 

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