倍福現場總線組件在煙草加工中的應用

一、 蕪湖卷煙廠8000kg/h制絲線控制系統概況

長江之濱，美麗的江城蕪湖擁有一座大型的卷煙生產企業——蕪湖卷煙廠，他正在悄悄發生一場技術革命。從制絲到卷包，從MES到ERP，全新的聯合工房、加工設備、管理思想及管理方法正在改變人們的思維方式和工作效率。用不了多久，一座年產250億支卷煙的現代化企業將建成投產。

促使這場技術革命發生的核心動力是處于水平的8000kg/h制絲線。
該制絲線精選了具有水平的德國HAUNI及英國DICKINSON-LEGG公司的關鍵設備，其控制系統由將神舟5號飛船送入太空的中國運載火箭技術研究院集成。

該控制系統是集生產線自控和管理的管控一體化系統，采用了信息網、控制網及現場總線三級網絡結構，主控制器選用了德國SIEMENS公司的15臺S7系列可編程控制器。現代化的控制室集中了三臺IBM服務器和五臺IBM圖形工作站，構成了現場無人操作的監控體系和信息管理平臺。的Oracle 9i數據庫則為整個系統建立了良好的信息平臺。現場總線選用了Profibus-DP和Profibus-PA。現場總線的關鍵—— 現場總線組件選用了德國Beckhoff公司產品。

二、 Beckhoff現場總線組件簡介

德國倍福（BECKHOFF）公司是德國一家專業的自動化公司。其主要產品包括現場總線端子、高性能的工業計算機和控制面板及控制軟件。

BECKHOFF公司的現場總線端子可支持目前市場上幾乎所有的現場總線。高性能的各種總線端子可滿足不同現場信號的要求，特別是其新推出的電機啟動器端子KL8001，配以西門子的3RT10系列接觸器構成全新的高性能電機啟動器，可對5.5KW以下的電機實現*的控制。它不僅具有其他電機啟動器的由總線控制電機啟動、停止和返回電機狀態的功能，而且對電機具有很強的診斷、檢測和保護功能。
BECKHOFF現場總線端子的主要特點是性價比高、質量可靠、結構緊湊、堅固耐用，而且安裝和接線非常方便。

三、 Beckhoff現場總線組件在制絲線控制系統中的應用

基于BECKHOFF現場總線端子的優良品質和制絲線對現場自動化產品的高要求，蕪湖卷煙廠新建的8000kg/h制絲線控制系統中現場級全部采用了BECKHOFF公司的現場總線端子系統，包括總線耦合器BK3120、總線控制器BC3100、輸入/輸出端子和電機啟動器端子KL8001。

　　草生產線的一個特點是具有大量的5.5KW以下的電機來驅動震槽、皮帶輪和小車等設備。為了使這些設備穩定、長時間地運行，降低停機時間，對這些電機的控制及運行狀態和故障信息的及時獲取尤其重要。所有的這些將都由BECKHOFF的電機啟動器端子KL8001來完成。
KL8001配一個3RT10系列接觸器構成一個單向電機啟動器，配二個3RT10系列接觸器可構成一個雙向電機啟動器，因此5.5KW以下的電機所采用的電機啟動器端子KL8001是相同的。這樣，即使現場的電機很多，而所需的備件卻很少，而且它采用的是分體結構，和其它廠家的電機啟動器采用一體式結構相比，安裝、拆卸方便快捷，可大大減少以后設備維修的時間，降低維修成本。對不同功率的電機通過KL8001面板上的旋轉開關或軟件來設定它的額定電流。通過軟件可設定電機每相的過壓、欠壓、過載、欠載及電流差的值，可設定電機在出現非對稱負載、相錯誤、過壓、欠壓、過載、欠載等故障時無需控制器的操作即可自行快速切斷電機，從而達到限度地保護電機和設備的目的，同時通過總線可以給出電機故障時的詳細故障信息，以便及時準確地排除故障。KL8001不僅具有通過總線控制電機的正反轉和停止及返回電機的運行狀態的功能，而且可通過總線方式顯示電機運行時的詳細性能參數，包括電機每相的實時電流、電壓、功率、電機每次的啟動電流、運行時間和開關次數等30余種參數。對實時電流的檢測不僅能提供電機負載的變化情況，還可以使電機額定電流的設定更加準確，通過換相的方式使震槽等凸輪式負載電機的三相盡量達到平衡，這樣在調試階段就可以使電機的控制更趨合理，減少電機以后出現故障的幾率。
正是由于KL8001所具有的強大功能，使其占用的過程映象達到了12個字節輸入/12個字節輸出。為了盡可能降低現場總線網絡上的數據量，提高網絡的可靠性，該項目中的現場總線從站大量采用了現場總線控制器BC3100的方案。BC3100和BK3120價格相差不大，BC3100集成了一個基于IEC61131-3 標準的PLC，其內存為64K。在此系統中由于輸入、輸出端子不需本地控制，因此可將它們均配置成現場總線模式，對輸入、輸出端子而言，BC3100相當于BK3120，這樣BC3100只需處理電機啟動器端子KL8001即可。 將每個KL8001的控制字節和狀態字節及電機的實時電流等主要數據直接上傳到主站控制器，KL8001檢測到的電機其余性能參數及狀態信息通過編程在BC3100內以一個兩維數組的形式存儲，可采用主站查詢的方式上傳，這樣網絡上的數據將大大減少，而所需的數據均可獲得。同時，通過編程將現場120多個BC3100從站的程序統一成一套程序，這將避免今后維修時因不同子站的程序不同而產生的錯誤，減少工作量，也有利于程序的保存。
無論是從整條生產線對自動化控制程度的高要求及計算機信息化管理的需求，還是從將來對設備維修的及時性、方便性、經濟性來說，BECKHOFF現場總線產品無疑是煙草生產自動化設備的選擇。
四、結論

BECKHOFF現場總線組件為蕪湖卷煙廠8000kg/h制絲線控制系統的開發提供了一個良好的環境，對系統的開發越深入，這種感覺就越深刻。首先，BECKHOFF現場總線組件可靠性很高，這為控制系統的調試提供了堅實的基礎。其次，功能強大，這從前面的表述中可以看出來。再者，良好的性能價格比也使它的應用更加廣泛。