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试析西门子全集成自动化技术在烟草工业打叶复烤线电控系统中的应用价值张桂军

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第9期作者：张桂军

[导读] 摘要：在烟草工业加工生产流程中，打叶复烤生产是第一步，即将烤烟房中烘烤过的烟叶进行进一步加工处理，这其中就涵盖了对烟包的真空回潮、预处理、烟叶的叶梗分离以及梗叶复烤过程，最后进行梗叶分类包装

        华环国际烟草有限公司安徽涡阳县 233600
        摘要：在烟草工业加工生产流程中，打叶复烤生产是第一步，即将烤烟房中烘烤过的烟叶进行进一步加工处理，这其中就涵盖了对烟包的真空回潮、预处理、烟叶的叶梗分离以及梗叶复烤过程，最后进行梗叶分类包装。在本文中则主要研究了西门子全集成自动化技术在烟草工业打叶复烤线电控制系统中的应用技术流程，充分理解其应用价值。
        关键词：打叶复烤线电控系统；西门子全集成自动化技术；技术流程
        采用打叶复烤电控系统并融入西门子全集成自动化技术可为烟厂烟叶提供良好的保存、运输、合理化加工技术支持，确保烟叶烟梗加工到位。目前国内生产规模较大的烟厂都会采用到西门子全集成自动化技术，配合打叶复烤线电控系统实施技术调整，做到技术优化。
        一、打叶复烤线电控系统应用西门子全集成自动化技术的基本思路
        目前打叶复烤生产线在生产流程中采用到了“两头一尾”技术模式，其全线控制系统中划分出了10个工艺段，以A/B段进行划分，分别包括了真空回潮控制段、预处理控制段、打叶风分控制段、贮柜控制段、烟梗烟叶复烤与碎叶处理控制段、预压打包控制段、除尘控制段、电控系统控制段等等。这些工艺段的基本设计思路应该如下。
        首先，要结合工艺流程与系统要求提出先进技术电控设备内容，保证电控过程稳定可靠，便于操作，同时保证硬件环境配置合理。
        其次，要做到设计简洁、准确、可靠性较强、迎合软件程序工艺要求进行设计。
        第三，在完善底层设备控制系统过程中，还需建立一套全面的上位机监控与车间级生产管理系统，为进一步完善厂级生产管理系统预留扩展接口空间。
        结合上述3点思路，还需要参照目前国内外比较优秀的打叶复烤生产线应用实例进行分析，了解他们其中所采用到的自动控制技术。像我国就选用了德国西门子公司所研发出品的全集成自动化技术产品，该产品技术应用成熟且系统可靠性、先进性较高，能够为烟草工业打叶复烤线电控系统生产优化带来一定技术帮助支持[1]。
        二、打叶复烤线电控系统应用西门子全集成自动化技术的关键要点
        西门子全集成自动化技术在打叶复烤线电控系统中是包含了完整网络结构的，它采用到了SIMATIC NET全集成自动化系统，能够为工业通讯完善部件网络，实现对控制级由下至上的现场级系统范围通讯优化。在参考应用SIMATIC NET技术过程中，它直接将车间电控系统网络结构划分为3个层次，分别包括了设备层、控制层以及监控管理层，其中监控层管理层中融入了微软SQL数据库技术，控制层中融入了Industrial Ethernet技术，设备层中融入了西门子的Profibus-DP技术。以下分别对上述3个层次进行具体分析。
        （一）设备层技术内容应用
        设备层位于网络布局最底层，它采用到了Profibus-DP技术，基于3种通信协议对可编程控制器与现场级分散I/O设备进行分析，实现了对数据的快速、循环交换，其响应时间与高抗干扰度明确，设备层连接现场设备中也包含了模拟量输入输出、数字量输入输出以及变频器内容，初步建立了一条Profibus-DP通讯支持系统，显著降低了设备层的电缆使用成本，同时也节省了安装与故障查找时间，有效缩短了开发周期与停机时间，在生产效率提高方面也有一定促进作用。

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在现场连接供货商产品过程中，它基于各个工艺段CPU主站建立控制设备连接，优化产品I/O系统，，针对不同控制特点采用了双系列产品体系，建立了设备层网络连接技术流程，其中就包括了10个工艺段的设备技术内容。例如这其中就采用到了西门子创新的分布式I/O系统——ET200S。该系统作为西门子公司的创新技术，它适用于有电机启动器与安全装置开关柜，对通信功能的电机启动器现场使用进行优化，并同时接入了了电子模块与负载馈电器系统，减小了接线成本，提高了部件集成度，最大限度缩小了安装空间，为打叶复烤生产线的生产技术优化创造条件。配合ET200S所采用的普通负载馈电器功能较强，它在产品选型、定货、库存与备件方面做到了面面俱到，保证电机控制范围达到5.5kW左右，且每一个馈电总线的额定工作电流在40A左右，同时监控功能设置到位。该高性能负载馈电器最大程度上弥补了普通负载馈电器的不足，在原有产品型号基础之上强化设备可替换性，对每个馈电总线的额定工作电流进行了设置（设置为60A),电机控制范围则控制在7.5kW，同时增加集成软启动器类型，轻松实现高性能负载馈电器设计要求[2]。
        （二）控制层技术内容应用
        在控制层功能应用方面，需要结合车机车间分散设备层进行控制段组织应用优化，建立控制主站与监控管理层面的数据交换过程，完成工艺段相关数据调整，例如在生产加工过程中对工艺段烟叶等级调整、批次调整、启停操作等等重要参数进行设定、更改以及指令传递。在控制层中，主要针对性能价格与网络技术发展建立技术要点，其中要接入冗余系统，建立直接访问PLC数据系统，方便实施网络扩展。在控制层调试过程中，主要基于光纤以太网OSM接口进行交换机交换应用，调试TP接口，对整个车间各段程序进行控制，实施多台电脑互访过程，加速调试操作。
        为了有效实施网络扩展，专门在调试过程中接入OSM接口作为交换机使用，确保调试人员在任何TP接口都能进行车间各段的程序控制优化，随时随地访问PLC数据[3]。
        （三）监控管理层技术内容应用
        在监控管理层中采用到了以太网控制技术，它可实现对生产线的有效监控，同时做好生产调度与管理工作。系统中主要基于采集服务器、工程师站、Web服务器、交换机等等设备进行分析，同时选用SIMATIC WINCC监控软件进行资源补充，另外它还采用到了数据采集服务器安装内容，有效调整控制范围，做好系统配置数据机制，完成对生产线所需数据的采集、控制、分析与记录，建立以太网中控室交换机连接，确保中控室管理与车间级管理系统相互关联，设置具体的硬件配置网络结构系统[4]。
        总结
        综上所述，在打叶复烤线电控系统设计应用中是能够融入西门子全集成自动化技术的，因为它主要基于Profibus-DP、光纤以太网、ET200S等等分支技术实现了对上位监控管理系统的有效调整优化，在多技术集成支持下也通过技术实践总结优化了设备已经用流程，为烟叶生产高效率、高品质创造了诸多有利条件。
        参考文献
        [1]李红宇. 西门子全集成自动化技术在烟草工业打叶复烤线电控系统中的应用[J]. 国内外机电一体化技术, 2003(05):91-94.
        [2]吴东, 李麟琳, 张德志. 某烟草打叶复烤职业病危害因素控制效果评价[J]. 实用预防医学, 2006, 13(2):374-375.
        [3]周朝盛. 烟草打叶复烤企业内部控制管理问题探讨[J]. 经营者, 2018, 032(021):42.
        [4]张改红, 白冰, 薛国喜. 提高烟草工程专业打叶复烤实习效果的思考与探索[J]. 轻工科技, 2014(01):160-161.