基于西門子S7—300PLC自動上梗電控系統(tǒng)的設計

侯加文+鄭玉忠

摘要：文章所探討的控制系統(tǒng)采用的S7-300PLC是德國西門子公司可編程控制器的主流產品，PLC是該系統(tǒng)的控制中樞。子站采用西門子ET200S，通過Profibus-DP總線將現(xiàn)場設備連接到控制裝置，代替過去繁雜的電纜連接。系統(tǒng)投入使用后，實現(xiàn)了洗梗工序根據(jù)所需物料量的多少對煙梗自動拆包、上梗和啟停，提高了產品質量，降低了現(xiàn)場操作人員勞動量。

關鍵詞：西門子；S7-300PLC；自動上梗系統(tǒng)；Profibus-DP總線

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0005-02

1 存在的問題

煙草制梗絲所用的煙梗由現(xiàn)場操作工抬到皮帶輸送機上，然后經風力送到洗梗喂料機處。按每天計劃投料10000kg煙梗，每包50kg計算，每班操作工需要抬200多包，勞動強度大。由于上梗機與洗梗設備相距100m，主要靠兩地操作人員巡查聯(lián)系，生產中聯(lián)系不及時就會出現(xiàn)上梗量過大，煙梗堵塞在風送管道中造成生產中斷，影響在制梗絲切絲質量和水分穩(wěn)定性。

2 技術方案

（1）設計自動上梗機，實現(xiàn)對煙梗的自動吊裝、運輸和上梗，由人工抬包實現(xiàn)為機械輸送，以減少現(xiàn)場操作人員勞動強度。

（2）設計自動拆包卸梗機，實現(xiàn)對煙梗的自動拆包，消除割包時操作人員易割傷手安全隱患。

（3）電氣控制系統(tǒng)的設計。在上梗生產現(xiàn)場安裝兩個電控柜，一個用于安裝PLC、各種控制模塊；另一個用于安裝控制現(xiàn)場各電機的饋電器及本地開關。

（4）通過PLC實現(xiàn)對風送煙梗根據(jù)洗梗工序所需物料量的多少自動停止和啟動。

（5）在PLC中設計運行控制程序，具備自動、手動、聯(lián)機、網(wǎng)絡診斷和報警功能。

3 方案實施

3.1 設計制作自動上梗機

設計的自動上梗機由“工”字型鋼軌道和電動葫蘆兩部分組成。

3.1.1 鋼軌道的選型。根據(jù)現(xiàn)場空間和吊裝輸送的要求，“工”字型鋼軌道選用150mm“工”字型鋼，上面焊接16mm鋼筋用以加固軌道，兩端焊接限位塊，起到安全限位作用。“工”字型鋼軌道的長度貫穿整個煙梗存放區(qū)，以便對遠距離的煙梗進行輸送，達到自動上梗的目的。

3.1.2 電動葫蘆的選型。根據(jù)投料煙梗50kg/包的情況，以每次吊起3包共150kg為限，考慮安全系數(shù)選擇載重為0.5噸電動葫蘆。

3.1.3 上梗機工作原理?？刂剖直涎b有上下、前后、停止按鈕，按下“上下”按鈕，鋼鉤掛著物料可上下運行；按下“前后”按鈕，鋼鉤掛著物料沿著鋼輥道可前后運行。

3.2 設計制作自動拆包卸梗機

設計的自動拆包卸梗機由三條傳送帶傳送梗包，中間是一條350mm寬的輸送帶，兩邊為300mm×1700mm的輸送帶，中間的輸送帶和兩邊的輸送帶之間有一空隙，安裝有切割刀。整個設備的運行由PLC通過光電開關進行控制。當煙梗包放在輸送帶上遮擋著光電開關時，皮帶在電機減速機的驅動下開始向前運行，旋轉的切刀對梗包進行切割；當皮帶機上無物料時，設備自動停止運行。為避免安全事故的發(fā)生，在切割機構上裝有安全保護裝置，以消除安全隱患。

3.3 電氣控制系統(tǒng)的設計安裝

3.3.1 控制系統(tǒng)的配置。本控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成：（1）主站PLC。由于系統(tǒng)的控制規(guī)模不大，選用西門子公司的S7-300PLC，該系列PLC是西門子公司的主流產品，能適合自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產制造中的應用。S7-300PLC基于模塊化、無風扇結構設計，采用DIN標準導軌安裝，配置靈活、安裝簡單、維護容易、擴展方便，各種模塊可以進行廣泛的組合和擴展。S7-300PLC用背板總線將除電源模塊之外的模塊連接起來。背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。安裝時先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在導軌上，然后依次裝入各個模塊。（2）分布式I/O。選用模塊化的ET200S從站，帶DP接口模塊。ET200S模塊是分布式的I/O系統(tǒng)，特別適用于需要電動機啟動器和安裝裝置的開關柜，一個站最多可連接64個子模塊，輸入和輸出最大均為128字節(jié)，I/O模塊能以任何方式組合，最高數(shù)據(jù)傳輸率可達到12Mbt/s。（3）采用Profibus-DP現(xiàn)場總線。Profibus是一種國際化的開放式現(xiàn)場總線標準，亦稱RS-485總線段，在一個總線段上最多可連接32個子站。該總線主要用于現(xiàn)場級的高速數(shù)據(jù)傳輸，在這一級，控制器PLC通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設備如I/O、傳感器交換數(shù)據(jù)。由于Profibus是一種成熟的總線技術，目前世界上許多自動化技術廠家都為它們生產提供Profibus接口。（4）變頻器。選用丹弗斯VLT2800變頻器，帶Profibus-DP總線接口。（5）傳動設備。異步電動機及減速箱。（6）主要I/O設備。電磁閥、開關按鈕、指示燈、傳感器等。（7）人機界面。采用西門子公司的MP377觸摸屏，PLC通過MPI電纜與其相連。人機界面劃分為兩個區(qū)域，一個為畫面顯示區(qū)域，另外一個為操作區(qū)域。其中畫面顯示區(qū)域由多個不同層的畫面窗口疊加而成，操作區(qū)則由多個按鈕組成。

3.3.2 硬件安裝。在上梗生產現(xiàn)場安裝兩個電控柜，一個用于安裝PLC、輸入、輸出模塊、現(xiàn)場操作人機界面、電源開關、變頻器、急停開關等；另一個用于安裝控制現(xiàn)場各電機的饋電器及本地開關。饋電器控制不需要調速的電機，變頻器控制需要調速的電機。

3.3.3 硬件組態(tài)。在硬件中組態(tài)電源、CPU、輸入、輸出模塊、變頻器、ET200S子站，CPU通過Profibus-DP總線與變頻器、子站進行通信（見圖1）。

3.3.4 通過PLC實現(xiàn)遠程自動控制。由于上梗機與洗梗地點相距100m，主要靠兩地操作人員巡查聯(lián)系，當洗梗工序發(fā)現(xiàn)喂料機料滿時，通知上梗工序停止上梗，上梗工序接到信息后才停止上梗，此間的時間間隔易出現(xiàn)上梗量過多，造成風送煙梗堵塞管道內。為此，我們結合兩工序設備現(xiàn)狀，通過對光電控制開關的應用，以西門子S7-300PLC實現(xiàn)對風送煙梗根據(jù)洗梗工序所需物料量的多少自動停止和啟動。在洗梗工序喂料機上安裝上下兩個光電開關，當喂料機內物料達到一定量，同時遮擋著兩個光電開關時，喂料機將料滿信號傳送至上梗工序，使風送煙梗自動停止進料；當洗梗工序喂料機內物料量減少至下光電開關位置時，光電開關將料空信號傳送至上梗工序，使上梗設備自動啟動，開始風送煙梗，自動控制示意圖見圖2：

3.3.5 控制程序編寫。在PLC中編寫控制設備運行程序塊，程序塊包含有基本組織塊OB1、設備運行塊FC1、網(wǎng)絡診斷塊FC2、報警信息塊FC3及變頻器數(shù)據(jù)塊DB1，具備自動、手動和聯(lián)機功能。

3.3.6 設計設備運行畫面及網(wǎng)絡診斷畫面，便于現(xiàn)場操工觀察設備運行狀態(tài)、操作及參數(shù)設置。發(fā)生故障時在人機界面上顯示報警信息，便于維修人員快速排除故障。

4 應用效果

自動上梗機系統(tǒng)使用后，上梗堵料次數(shù)由4次/月下降至1次/月；小停機時間由65分鐘/月降至5分鐘/月；切梗絲后水分標準偏差由0.35降至0.26；切梗絲厚度標準偏差由0.047降至0.033，保障了梗流量連續(xù)、均勻、穩(wěn)定、受控，同時現(xiàn)場操作人員的勞動強度也得到大幅度降低。

參考文獻

[1] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2] 劉美俊.西門子S7-300/400PLC應用案例解析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3] 鄭風翼，張繼研.圖解西門子S7-300/400系列PLC入門[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：侯加文（1972-），男，河南駐馬店人，河南中煙工業(yè)有限責任公司駐馬店卷煙廠制絲車間工程師，研究方向：制絲設備維護。

摘要：文章所探討的控制系統(tǒng)采用的S7-300PLC是德國西門子公司可編程控制器的主流產品，PLC是該系統(tǒng)的控制中樞。子站采用西門子ET200S，通過Profibus-DP總線將現(xiàn)場設備連接到控制裝置，代替過去繁雜的電纜連接。系統(tǒng)投入使用后，實現(xiàn)了洗梗工序根據(jù)所需物料量的多少對煙梗自動拆包、上梗和啟停，提高了產品質量，降低了現(xiàn)場操作人員勞動量。

關鍵詞：西門子；S7-300PLC；自動上梗系統(tǒng)；Profibus-DP總線

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0005-02

1 存在的問題

煙草制梗絲所用的煙梗由現(xiàn)場操作工抬到皮帶輸送機上，然后經風力送到洗梗喂料機處。按每天計劃投料10000kg煙梗，每包50kg計算，每班操作工需要抬200多包，勞動強度大。由于上梗機與洗梗設備相距100m，主要靠兩地操作人員巡查聯(lián)系，生產中聯(lián)系不及時就會出現(xiàn)上梗量過大，煙梗堵塞在風送管道中造成生產中斷，影響在制梗絲切絲質量和水分穩(wěn)定性。

2 技術方案

（1）設計自動上梗機，實現(xiàn)對煙梗的自動吊裝、運輸和上梗，由人工抬包實現(xiàn)為機械輸送，以減少現(xiàn)場操作人員勞動強度。

（2）設計自動拆包卸梗機，實現(xiàn)對煙梗的自動拆包，消除割包時操作人員易割傷手安全隱患。

（3）電氣控制系統(tǒng)的設計。在上梗生產現(xiàn)場安裝兩個電控柜，一個用于安裝PLC、各種控制模塊；另一個用于安裝控制現(xiàn)場各電機的饋電器及本地開關。

（4）通過PLC實現(xiàn)對風送煙梗根據(jù)洗梗工序所需物料量的多少自動停止和啟動。

（5）在PLC中設計運行控制程序，具備自動、手動、聯(lián)機、網(wǎng)絡診斷和報警功能。

3 方案實施

3.1 設計制作自動上梗機

設計的自動上梗機由“工”字型鋼軌道和電動葫蘆兩部分組成。

3.1.1 鋼軌道的選型。根據(jù)現(xiàn)場空間和吊裝輸送的要求，“工”字型鋼軌道選用150mm“工”字型鋼，上面焊接16mm鋼筋用以加固軌道，兩端焊接限位塊，起到安全限位作用?！肮ぁ弊中弯撥壍赖拈L度貫穿整個煙梗存放區(qū)，以便對遠距離的煙梗進行輸送，達到自動上梗的目的。

3.1.2 電動葫蘆的選型。根據(jù)投料煙梗50kg/包的情況，以每次吊起3包共150kg為限，考慮安全系數(shù)選擇載重為0.5噸電動葫蘆。

3.1.3 上梗機工作原理?？刂剖直涎b有上下、前后、停止按鈕，按下“上下”按鈕，鋼鉤掛著物料可上下運行；按下“前后”按鈕，鋼鉤掛著物料沿著鋼輥道可前后運行。

3.2 設計制作自動拆包卸梗機

設計的自動拆包卸梗機由三條傳送帶傳送梗包，中間是一條350mm寬的輸送帶，兩邊為300mm×1700mm的輸送帶，中間的輸送帶和兩邊的輸送帶之間有一空隙，安裝有切割刀。整個設備的運行由PLC通過光電開關進行控制。當煙梗包放在輸送帶上遮擋著光電開關時，皮帶在電機減速機的驅動下開始向前運行，旋轉的切刀對梗包進行切割；當皮帶機上無物料時，設備自動停止運行。為避免安全事故的發(fā)生，在切割機構上裝有安全保護裝置，以消除安全隱患。

3.3 電氣控制系統(tǒng)的設計安裝

3.3.1 控制系統(tǒng)的配置。本控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成：（1）主站PLC。由于系統(tǒng)的控制規(guī)模不大，選用西門子公司的S7-300PLC，該系列PLC是西門子公司的主流產品，能適合自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產制造中的應用。S7-300PLC基于模塊化、無風扇結構設計，采用DIN標準導軌安裝，配置靈活、安裝簡單、維護容易、擴展方便，各種模塊可以進行廣泛的組合和擴展。S7-300PLC用背板總線將除電源模塊之外的模塊連接起來。背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。安裝時先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在導軌上，然后依次裝入各個模塊。（2）分布式I/O。選用模塊化的ET200S從站，帶DP接口模塊。ET200S模塊是分布式的I/O系統(tǒng)，特別適用于需要電動機啟動器和安裝裝置的開關柜，一個站最多可連接64個子模塊，輸入和輸出最大均為128字節(jié)，I/O模塊能以任何方式組合，最高數(shù)據(jù)傳輸率可達到12Mbt/s。（3）采用Profibus-DP現(xiàn)場總線。Profibus是一種國際化的開放式現(xiàn)場總線標準，亦稱RS-485總線段，在一個總線段上最多可連接32個子站。該總線主要用于現(xiàn)場級的高速數(shù)據(jù)傳輸，在這一級，控制器PLC通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設備如I/O、傳感器交換數(shù)據(jù)。由于Profibus是一種成熟的總線技術，目前世界上許多自動化技術廠家都為它們生產提供Profibus接口。（4）變頻器。選用丹弗斯VLT2800變頻器，帶Profibus-DP總線接口。（5）傳動設備。異步電動機及減速箱。（6）主要I/O設備。電磁閥、開關按鈕、指示燈、傳感器等。（7）人機界面。采用西門子公司的MP377觸摸屏，PLC通過MPI電纜與其相連。人機界面劃分為兩個區(qū)域，一個為畫面顯示區(qū)域，另外一個為操作區(qū)域。其中畫面顯示區(qū)域由多個不同層的畫面窗口疊加而成，操作區(qū)則由多個按鈕組成。

3.3.2 硬件安裝。在上梗生產現(xiàn)場安裝兩個電控柜，一個用于安裝PLC、輸入、輸出模塊、現(xiàn)場操作人機界面、電源開關、變頻器、急停開關等；另一個用于安裝控制現(xiàn)場各電機的饋電器及本地開關。饋電器控制不需要調速的電機，變頻器控制需要調速的電機。

3.3.3 硬件組態(tài)。在硬件中組態(tài)電源、CPU、輸入、輸出模塊、變頻器、ET200S子站，CPU通過Profibus-DP總線與變頻器、子站進行通信（見圖1）。

3.3.4 通過PLC實現(xiàn)遠程自動控制。由于上梗機與洗梗地點相距100m，主要靠兩地操作人員巡查聯(lián)系，當洗梗工序發(fā)現(xiàn)喂料機料滿時，通知上梗工序停止上梗，上梗工序接到信息后才停止上梗，此間的時間間隔易出現(xiàn)上梗量過多，造成風送煙梗堵塞管道內。為此，我們結合兩工序設備現(xiàn)狀，通過對光電控制開關的應用，以西門子S7-300PLC實現(xiàn)對風送煙梗根據(jù)洗梗工序所需物料量的多少自動停止和啟動。在洗梗工序喂料機上安裝上下兩個光電開關，當喂料機內物料達到一定量，同時遮擋著兩個光電開關時，喂料機將料滿信號傳送至上梗工序，使風送煙梗自動停止進料；當洗梗工序喂料機內物料量減少至下光電開關位置時，光電開關將料空信號傳送至上梗工序，使上梗設備自動啟動，開始風送煙梗，自動控制示意圖見圖2：

3.3.5 控制程序編寫。在PLC中編寫控制設備運行程序塊，程序塊包含有基本組織塊OB1、設備運行塊FC1、網(wǎng)絡診斷塊FC2、報警信息塊FC3及變頻器數(shù)據(jù)塊DB1，具備自動、手動和聯(lián)機功能。

3.3.6 設計設備運行畫面及網(wǎng)絡診斷畫面，便于現(xiàn)場操工觀察設備運行狀態(tài)、操作及參數(shù)設置。發(fā)生故障時在人機界面上顯示報警信息，便于維修人員快速排除故障。

4 應用效果

自動上梗機系統(tǒng)使用后，上梗堵料次數(shù)由4次/月下降至1次/月；小停機時間由65分鐘/月降至5分鐘/月；切梗絲后水分標準偏差由0.35降至0.26；切梗絲厚度標準偏差由0.047降至0.033，保障了梗流量連續(xù)、均勻、穩(wěn)定、受控，同時現(xiàn)場操作人員的勞動強度也得到大幅度降低。

參考文獻

[1] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2] 劉美俊.西門子S7-300/400PLC應用案例解析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3] 鄭風翼，張繼研.圖解西門子S7-300/400系列PLC入門[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：侯加文（1972-），男，河南駐馬店人，河南中煙工業(yè)有限責任公司駐馬店卷煙廠制絲車間工程師，研究方向：制絲設備維護。

摘要：文章所探討的控制系統(tǒng)采用的S7-300PLC是德國西門子公司可編程控制器的主流產品，PLC是該系統(tǒng)的控制中樞。子站采用西門子ET200S，通過Profibus-DP總線將現(xiàn)場設備連接到控制裝置，代替過去繁雜的電纜連接。系統(tǒng)投入使用后，實現(xiàn)了洗梗工序根據(jù)所需物料量的多少對煙梗自動拆包、上梗和啟停，提高了產品質量，降低了現(xiàn)場操作人員勞動量。

關鍵詞：西門子；S7-300PLC；自動上梗系統(tǒng)；Profibus-DP總線

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0005-02

1 存在的問題

煙草制梗絲所用的煙梗由現(xiàn)場操作工抬到皮帶輸送機上，然后經風力送到洗梗喂料機處。按每天計劃投料10000kg煙梗，每包50kg計算，每班操作工需要抬200多包，勞動強度大。由于上梗機與洗梗設備相距100m，主要靠兩地操作人員巡查聯(lián)系，生產中聯(lián)系不及時就會出現(xiàn)上梗量過大，煙梗堵塞在風送管道中造成生產中斷，影響在制梗絲切絲質量和水分穩(wěn)定性。

2 技術方案

（1）設計自動上梗機，實現(xiàn)對煙梗的自動吊裝、運輸和上梗，由人工抬包實現(xiàn)為機械輸送，以減少現(xiàn)場操作人員勞動強度。

（2）設計自動拆包卸梗機，實現(xiàn)對煙梗的自動拆包，消除割包時操作人員易割傷手安全隱患。

（3）電氣控制系統(tǒng)的設計。在上梗生產現(xiàn)場安裝兩個電控柜，一個用于安裝PLC、各種控制模塊；另一個用于安裝控制現(xiàn)場各電機的饋電器及本地開關。

（4）通過PLC實現(xiàn)對風送煙梗根據(jù)洗梗工序所需物料量的多少自動停止和啟動。

（5）在PLC中設計運行控制程序，具備自動、手動、聯(lián)機、網(wǎng)絡診斷和報警功能。

3 方案實施

3.1 設計制作自動上梗機

設計的自動上梗機由“工”字型鋼軌道和電動葫蘆兩部分組成。

3.1.1 鋼軌道的選型。根據(jù)現(xiàn)場空間和吊裝輸送的要求，“工”字型鋼軌道選用150mm“工”字型鋼，上面焊接16mm鋼筋用以加固軌道，兩端焊接限位塊，起到安全限位作用。“工”字型鋼軌道的長度貫穿整個煙梗存放區(qū)，以便對遠距離的煙梗進行輸送，達到自動上梗的目的。

3.1.2 電動葫蘆的選型。根據(jù)投料煙梗50kg/包的情況，以每次吊起3包共150kg為限，考慮安全系數(shù)選擇載重為0.5噸電動葫蘆。

3.1.3 上梗機工作原理?？刂剖直涎b有上下、前后、停止按鈕，按下“上下”按鈕，鋼鉤掛著物料可上下運行；按下“前后”按鈕，鋼鉤掛著物料沿著鋼輥道可前后運行。

3.2 設計制作自動拆包卸梗機

設計的自動拆包卸梗機由三條傳送帶傳送梗包，中間是一條350mm寬的輸送帶，兩邊為300mm×1700mm的輸送帶，中間的輸送帶和兩邊的輸送帶之間有一空隙，安裝有切割刀。整個設備的運行由PLC通過光電開關進行控制。當煙梗包放在輸送帶上遮擋著光電開關時，皮帶在電機減速機的驅動下開始向前運行，旋轉的切刀對梗包進行切割；當皮帶機上無物料時，設備自動停止運行。為避免安全事故的發(fā)生，在切割機構上裝有安全保護裝置，以消除安全隱患。

3.3 電氣控制系統(tǒng)的設計安裝

3.3.1 控制系統(tǒng)的配置。本控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成：（1）主站PLC。由于系統(tǒng)的控制規(guī)模不大，選用西門子公司的S7-300PLC，該系列PLC是西門子公司的主流產品，能適合自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產制造中的應用。S7-300PLC基于模塊化、無風扇結構設計，采用DIN標準導軌安裝，配置靈活、安裝簡單、維護容易、擴展方便，各種模塊可以進行廣泛的組合和擴展。S7-300PLC用背板總線將除電源模塊之外的模塊連接起來。背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。安裝時先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在導軌上，然后依次裝入各個模塊。（2）分布式I/O。選用模塊化的ET200S從站，帶DP接口模塊。ET200S模塊是分布式的I/O系統(tǒng)，特別適用于需要電動機啟動器和安裝裝置的開關柜，一個站最多可連接64個子模塊，輸入和輸出最大均為128字節(jié)，I/O模塊能以任何方式組合，最高數(shù)據(jù)傳輸率可達到12Mbt/s。（3）采用Profibus-DP現(xiàn)場總線。Profibus是一種國際化的開放式現(xiàn)場總線標準，亦稱RS-485總線段，在一個總線段上最多可連接32個子站。該總線主要用于現(xiàn)場級的高速數(shù)據(jù)傳輸，在這一級，控制器PLC通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設備如I/O、傳感器交換數(shù)據(jù)。由于Profibus是一種成熟的總線技術，目前世界上許多自動化技術廠家都為它們生產提供Profibus接口。（4）變頻器。選用丹弗斯VLT2800變頻器，帶Profibus-DP總線接口。（5）傳動設備。異步電動機及減速箱。（6）主要I/O設備。電磁閥、開關按鈕、指示燈、傳感器等。（7）人機界面。采用西門子公司的MP377觸摸屏，PLC通過MPI電纜與其相連。人機界面劃分為兩個區(qū)域，一個為畫面顯示區(qū)域，另外一個為操作區(qū)域。其中畫面顯示區(qū)域由多個不同層的畫面窗口疊加而成，操作區(qū)則由多個按鈕組成。

3.3.2 硬件安裝。在上梗生產現(xiàn)場安裝兩個電控柜，一個用于安裝PLC、輸入、輸出模塊、現(xiàn)場操作人機界面、電源開關、變頻器、急停開關等；另一個用于安裝控制現(xiàn)場各電機的饋電器及本地開關。饋電器控制不需要調速的電機，變頻器控制需要調速的電機。

3.3.3 硬件組態(tài)。在硬件中組態(tài)電源、CPU、輸入、輸出模塊、變頻器、ET200S子站，CPU通過Profibus-DP總線與變頻器、子站進行通信（見圖1）。

3.3.4 通過PLC實現(xiàn)遠程自動控制。由于上梗機與洗梗地點相距100m，主要靠兩地操作人員巡查聯(lián)系，當洗梗工序發(fā)現(xiàn)喂料機料滿時，通知上梗工序停止上梗，上梗工序接到信息后才停止上梗，此間的時間間隔易出現(xiàn)上梗量過多，造成風送煙梗堵塞管道內。為此，我們結合兩工序設備現(xiàn)狀，通過對光電控制開關的應用，以西門子S7-300PLC實現(xiàn)對風送煙梗根據(jù)洗梗工序所需物料量的多少自動停止和啟動。在洗梗工序喂料機上安裝上下兩個光電開關，當喂料機內物料達到一定量，同時遮擋著兩個光電開關時，喂料機將料滿信號傳送至上梗工序，使風送煙梗自動停止進料；當洗梗工序喂料機內物料量減少至下光電開關位置時，光電開關將料空信號傳送至上梗工序，使上梗設備自動啟動，開始風送煙梗，自動控制示意圖見圖2：

3.3.5 控制程序編寫。在PLC中編寫控制設備運行程序塊，程序塊包含有基本組織塊OB1、設備運行塊FC1、網(wǎng)絡診斷塊FC2、報警信息塊FC3及變頻器數(shù)據(jù)塊DB1，具備自動、手動和聯(lián)機功能。

3.3.6 設計設備運行畫面及網(wǎng)絡診斷畫面，便于現(xiàn)場操工觀察設備運行狀態(tài)、操作及參數(shù)設置。發(fā)生故障時在人機界面上顯示報警信息，便于維修人員快速排除故障。

4 應用效果

自動上梗機系統(tǒng)使用后，上梗堵料次數(shù)由4次/月下降至1次/月；小停機時間由65分鐘/月降至5分鐘/月；切梗絲后水分標準偏差由0.35降至0.26；切梗絲厚度標準偏差由0.047降至0.033，保障了梗流量連續(xù)、均勻、穩(wěn)定、受控，同時現(xiàn)場操作人員的勞動強度也得到大幅度降低。

參考文獻

[1] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2] 劉美俊.西門子S7-300/400PLC應用案例解析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3] 鄭風翼，張繼研.圖解西門子S7-300/400系列PLC入門[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：侯加文（1972-），男，河南駐馬店人，河南中煙工業(yè)有限責任公司駐馬店卷煙廠制絲車間工程師，研究方向：制絲設備維護。