基于INTERBUS現(xiàn)場總線PLC技術的意大利GDX2卷煙包

1 引言
由于GDX2機投入生產(chǎn)已經(jīng)十多年，接近其使用壽命，因此也進入了故障多發(fā)期，如何及時迅速的查找故障及進行零配件的備件工作，影響到整個企業(yè)的生產(chǎn)效益，成為技術人員面臨的一大問題。由于當時技術的限制，部分機器的控制電路基本由繼電器、接觸器、分立元件的邏輯線路卡板等組成，電路復雜，故障檢測比較麻煩，并且很多專用邏輯卡板在國內(nèi)不宜買到，需要直接向意大利GD公司定購，前幾年GD公司就已經(jīng)通知煙廠不再提供老式電控系統(tǒng)備件，而且邏輯控制的機器不能進行數(shù)采聯(lián)網(wǎng)，不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)管理的需要。因此，早期GD包裝機電控改造成為方向。隨著技術的發(fā)展，可編程控制器(PLC)在分布式系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，技術也趨于成熟，非常適合于卷煙工業(yè)。
工業(yè)控制從早期的就地控制、集中控制，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的集散控制(DCS)，在過去的20年中，過程工業(yè)對DCS系統(tǒng)及相關的儀表裝置進行了大量的投入，DCS系統(tǒng)的應用結(jié)果得到了用戶的肯定。4-20mA信號是DCS系統(tǒng)及現(xiàn)場設備相互連接的最本質(zhì)特點，這是控制系統(tǒng)和儀表裝置發(fā)展的一大進步。然而現(xiàn)在，數(shù)字化和網(wǎng)絡化成為當今控制網(wǎng)絡發(fā)展的主要方向。人們意識到傳統(tǒng)的模擬信號只能提供原始的測量和控制信息，而智能變送器在4-20mA信號之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對整個過程控制系統(tǒng)的機制進行數(shù)字化和網(wǎng)絡化，應是其發(fā)展的必然趨勢。
　現(xiàn)場總線在智能現(xiàn)場設備、自動化系統(tǒng)之間提供了一個全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點的通信鏈接。現(xiàn)場總線的出現(xiàn)促進了現(xiàn)場設備的數(shù)字化和網(wǎng)絡化，并且使現(xiàn)場控制的功能更加強大。這一改進帶來了過程控制系統(tǒng)的開放性，使系統(tǒng)成為具有測量、控制、執(zhí)行和過程診斷的綜合能力的控制網(wǎng)絡。
在2000年1月宣布的IEC61158國際標準中，將八種總線(FF的H1、FF-HSE、PROFIBUS、INTERBUS、P-NET、WorldFIP、ControlNet、SwiftNet)均列入國際標準，由于INTERBUS總線具有龐大的成員機構(gòu)和良好的開放性，傳輸效率較高，并具有良好的故障診斷功能，因此決定選用此種總線作為現(xiàn)場總線?？偩€性能選型參見附表:

附表 總線性表選型表

2 技改方案的實施
近期GD公司向國內(nèi)相關煙廠推介早期GD包裝機電控改造的方案，但改造工期較長，價格昂貴。國內(nèi)也有系統(tǒng)集成商可以承擔PLC電控改造工作，工期較短，價格低，這些公司PLC技術理論沒有問題，但因為他們對設備原理和工藝流程不夠熟悉，改造后不一定達到最佳效果。針對該問題，由設備科和車間熟悉GD機的電氣專業(yè)人員組成研討小組，從成本、資金、技術力量、工程經(jīng)驗等多個角度進行綜合考證，最后選擇南京大樹智能科技公司來承擔該項技改任務。
根據(jù)技改的目標和實際情況，決定對某些實時性要求高、響應快的傳感單元采用點對點的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，而大多數(shù)響應信號采用基于INTERBUS總線的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。關于這兩種結(jié)構(gòu)的控制網(wǎng)絡特點如圖1和圖2所示，改造后的PLC網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種采用混合結(jié)構(gòu)改造的工控網(wǎng)絡實現(xiàn)了兩者的優(yōu)劣互補，高效的滿足了實際生產(chǎn)的要求，為生產(chǎn)過程網(wǎng)絡化奠定了基礎。

圖1 PLC點對點網(wǎng)絡

圖2 基于INTERBUS總線的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)