PROFINET和PROFIBUS集成网络在制丝线风力除尘控制系统中的应用

王恺

摘 要：介绍了基于PROFINET和PROFIBUS网络实现的烟厂制丝线除尘自动控制系统，阐述了网络的组建、系统的硬件结构、软件设计思路。这对烟草企业的生产自动化的提高具有一定意义。

关键词：PROFINET和PROFIBUS网络；制丝线；除尘控制系统；自动化

中图分类号：TP29 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.127

风力输送是卷烟厂制丝车间重要的输送方式之一，目前得到了烟厂的广泛运用。其工作方式是利用管道中的负压风力将烟丝输送到下一道工序。风力输送具有输送速度快、管道布置灵活方便、节约生产现场空间、工艺保障性能高的优点。在输送过程中，同时具有松散、筛分等功能。

由于加工原料及加工工艺的特殊性，在烟叶制成烟丝的过程中，制丝车间会产生大量的烟草粉尘。烟草粉尘的扩散会严重污染车间生产环境，损害生产工人的身体健康。随着社会的不断进步，人们环保意识的增强，企业对粉尘的危害也越来越重视，所以，风力除尘是卷烟厂防止粉尘扩散的重要技术措施之一。

1 制丝线风力除尘工艺流程

风力除尘系统同时具备烟丝风送和除尘功能，其原理是通过大功率风机在管路中产生负压，利用负压输送物料。烟丝风送是将经过一定工序加工过的烟丝输送到下一操作工序。除尘是将制丝线在生产过程中产生的烟草粉尘收集在除尘室的粉尘收集箱内，最终被螺旋压棒挤压成密实的粉尘棒料，统一回收处理。

本系统包括包含除尘器、通风机、卸灰阀、喷吹装置、双腔体螺旋压棒机等设备。控制系统的功能主要有两方面：①根据车间工艺流程，除尘设备与生产设备之间要实现连锁控制，严格设定各设备间启停先后顺序、控制启停间隔时间，以防止堵灰的发生；②通过PROFINET和profibus网络，对变频器按照工艺逻辑关系进行启停控制，同时参考管道内压力值，对频率进行调节，使得管道内的压力值满足生产要求。

2 网络拓扑结构

根据制丝线除尘工艺流程，以简洁实用为依据，选用西门子S7-300系列PLC作为控制核心。将现场变频器及软启动器通过profibus-DP总线连接，运用IE/PBlink模块，将profibus设备连接到profinet总线上，远程I/O模块ET200S作为PN-IO设备直接挂在profinet网线上。

3 系统硬件构成

根据以上网络结构主要的硬件配置如下：①PLC的CPU模块选用西门子公司的CPU317-2PN/DP一台。该CPU集成一个profibus接口和一个profinet接口，支持TCP/UDP&IP协议，可以很方便地将profibus设备直接集成到profinet网络上。②远程I/O模块选择西门子ET200S共4块，另外配置1块电源模块PS30710A，2块数字量输入模块SM321、2块数字量输出SM322，1块网卡模块CP343-1.③选用普洛菲斯（proface）GP2500-TC41触摸屏。④在该系统中，变频器选用丹麦丹佛斯的FC300系列，是一种通用型的变频器。变频器主要是对除尘器的风机电动机进行调速驱动，实现风机转速的连续调节，以实现对风压的自动控制。

4 软件设计

PLC程序运用西门子公司STEP75.5版本编程，程序设计采用结构化编程，FB块、FC块、DB块各自编写程序，通过OB块调用，组成除尘控制系统程序，实现整个程序的联动。STEP75.5版本编程语言简洁易懂，在线调试简单、直观，程序功能块可以重复调用，提高程序编写效率。

上位机采用普洛菲斯（proface）触摸屏编程软件GP-ProEXV3.01版，实现对除尘线实时监控。其可以实现的功能主要有：①以图形和文本的方式为用户显示设备的运行状态、测量参数的实时值以及报警记录信息，提供整个生产过程的系统工艺图和历史趋势图；②根据生产实时情况，操作员可以直接利用触摸屏修改设定值和调整过程控制参数并控制设备的起停；③提供设备运行过程中的故障信息，通过声光报警、画面显示等形式提醒操作人员，协助操作人员做出正确判断。

5 网络组态

5.1 硬件组态

首先导入GSD文件，接着创建工程项目文件，添加机架模块；然后依次添加电源模块、CPU模块、网卡模块、数字量输入/输出模块；将IE/PBlink模块和现场ET200S从站添加到profinet网络上；最后将变频器及软启动器添加到IE/PBlink模块的profibus-DP网络上。

5.2 网络组态

设置网络中所有设备的属性，包括设备硬件和通信参数的设置，为每台设备设定唯一的名称并分配IP地址，设置模块及I/O设备的相关参数（如变频器启动、运行参数等）。这些参数将加载到CPU，并在CPU启动期间传送给相应的模块。

6 结束语

本方案是根据宝鸡卷烟厂实际情况而制定的，使用profinet和profibus集成网络进行通信，提高了系统数据传输的准确性和速度，保证了生产线安全稳定高效运行，对其他生产线具有一定的实际应用意义。

参考文献

[1]吉顺平，孙承志，路明.西门子PLC与工业网络技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]崔坚. 西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3]田民.基于PROFINET的卷包除尘控制系统[J].自动化技术与应用，2013，32（12）.

〔编辑：胡雪飞〕