基于工业控制网络的再造烟叶柔性制丝线的设计
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焦减 害” 中的作 用 。 关键词 再 造烟 叶 ； 柔性 ； 工 业控制 网络 ； 可编程 序控 制 器 ； 通信
中图 分类号 ： Ｔ Ｓ ４
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ｌ ６ ７ 卜７ ５ ９ ７（ ２ ０ ｌ ３ ）１ ６ － ０ ０ ５ ２ — ０ ２ 备控制 子系 统 ； ② 除尘 设 备控 制子 系统 ； ③ 切 丝机控 制 子系统 ； ④ 烘 丝机控 制子 系统 ； ⑤Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ子 系统 ： ⑥ 水分 仪子 系统 ： ⑦ 电 子皮 带称子 系统 ； ⑧ 装 箱子 系统 。
Ｄ ｅ ｌ ｐ ｈ ｉ 开发 。
１ １再造烟 叶柔性 制丝 线 的工 艺流程
再 造烟 叶柔 性 制丝 线 与传 统 的加 工 方 式 的区别体 现 在 以下
两 方面 。
２ 网络 通讯 的实现
２ ． １设 备层 网络 通讯的 实现 设备 层控 制系统 控制 网络 结 构采 用主控 制柜 ＋ Ｉ ／ ０分布式 控 制方 式 ， 通过 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７软件 进 行 设备 层 子系 统 的硬 件 组态 ，中控 Ｐ Ｌ Ｃ 作为Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ － Ｄ Ｐ 的 主站 ， 下带 多个分布 式从 站和 智能从 站 ， 主站 Ｐ Ｌ Ｃ带 的从 站 主要 有 三 类 ： 一 类是 Ｅ Ｔ ２ ０ ０ Ｓ ， 一类 是 丹佛 斯 变 频器 、水分 仪等 第三 方 设 备 从站 ， 这 两类 为 分布 式 从站 ；另
讯 就是基于 西 门太 网 的通信 方式 。 ３ ） 管 理层 的 网络 结 构 与 通 信 方 式 。管 理 层 管 理 机 以 Ｏ Ｐ Ｃ 方 式 从 监控 层 获得 生产 数 据 ， 监 控 层提 供 Ｏ Ｐ ｔ服 务 器 ， 管理 机 作为Ｏ Ｐ ｔ客 户 端 ， 后台数据库配置为 Ｓ Ｑ Ｌ ２ ０ ０ ０ ， 管 理 软 件 采 用
１ 系 统架构
典 型的柔 性 制造 系 统 一般 由加 工 系 统 、物流 系统 以及 控制 与 管理 三 个子 系 统 构 成 ， 要 实现 这 些 子 系 统之 间 的有 机 结 合 ， 它 们之 间 的信 息流 是 否顺 畅 是决 定 性 的因 素 ， 这其 中 ， 工 业控
制 网 络 的设 计 、构 建 与 实 现 又 是打 造 顺 畅 信 息 流 的关 键 技 术 。 本 文 所 述工 业控 制 网络 特 指 西 门子 工业 控 制 网 络一一 Ｓ Ｉ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｃ Ｎ Ｅ Ｔ ， 它遵 循三 级 网络 结 构 ， 整条 再造 烟 叶柔 性制 丝线 的 网络 通
烟 叶单 独柔性 制 丝 线 ，旨在 为 克服 再 造烟 叶 与天 然烟 叶 混 合制
丝所 带 来的缺 陷 ， 也为 行 业制 丝 生产 “ 小批 量 、柔性 化 ” 的应 用方 向提供参 考 。
１ ）设备层 的控 制 网络结 构 与通 信方式 。为 了实现 实 时同步 控制 ， 且 同时 要保 证 系统 具 有较 高 的可 靠性 ， 设备 层控 制 网络 采用 Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ — Ｄ Ｐ分 布 式 控 制 结 构 ，Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ Ｄ Ｐ比工 业 以太 网相 比最 显著 的优 点 就 是 具有 非常 好 的实 时性 ， 特 别适 用 于现 场 执行机 构 的控制 。 ２ ）监控 层 的网络结 构 与通 信方 式 。监 控层 监控 各子 系统 的 工 况 ，直接 采 集 主控 Ｐ Ｌ Ｃ 、切 丝 机 Ｐ Ｌ Ｃ以及 装 箱子 系 统 Ｐ Ｌ Ｃ的
Ｔ
Ｒ ＆ Ｄ
基于工业控制 网络 的再造烟 叶柔性 制丝线 的设 计
李钰 靓 。 楼卫 东 ， 赵云 峰 ， 金文 良
（ 浙 江 中烟工业有 限 责任 公司杭 州卷 烟厂 ， 浙江 杭州
３ １ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要 为 克服再 造烟 叶 与天 然烟叶 混合 制丝 给 卷烟 品质 带来的 不利影 响和适应 当前 制 丝生产 新 工艺的要 求 ， 通 过设 计三层 工 业控制 网络结构 ， 研 究 各层 网络通信 的 实现 方 法 ， 建 立 了基于 工业控 制 网络 的 再造 烟 叶单独 柔性 制丝 线。 结 果显 示 ： 基 于 工 业控 制 网络 的再造 烟 叶柔性 制丝 线 生产 能 力达到 ２ ０ ０ ０ ｋ ｇ ／ Ｈ ， 实现 了再 造 烟叶 单独 成丝后 出 口含 水率 Ｉ ２ ％ 一 Ｉ ３ ％的控 制 目标。因此 ， 造纸 法再造 烟叶单 独 柔性制 丝 线能够克 服其 与天 然烟叶 混合加 ＿ Ｔ － 的缺 陷 ， 更能发挥 其在 “ 降
再造 烟 叶是 卷 烟 的主 要 原料 之 一 ， 它具 备有 效提 高 烟 叶 原 料 综合 利用 率 、可 针对 卷 烟 工业 企 业 的个 性化 、定 制化 以及 功 能 性 等 需求 进 行 快 速 响 应 、有 利 于 卷 烟产 品 降焦减 害等 特 点 。 目前 ， 卷烟 工业 企 业基 本 采 用 的是 将再 造 烟 叶和天 然烟 叶混 合 加 工 的方 式 ， 在加 工 过 程 中 易造 碎 ， 产生扬尘 ， 配 方精 度 得 不 到保障 ， 香味 成分 散 失 较大 ， 给 烟 丝配 方 、卷 烟 品质造 成 了多 方 面 的不 利影 响 。 因此 ， 设 计开 发 了基 于 工业 控制 网络 的再 造
监控 层 监控 系 统 主要 涵盖 了两 台 互为 冗 余 的监 控 上位 机 ， 负责 监控各 子系 统的工 况 以及 中控操作 等。 管理 层 管理 系统 主 要 是涵 盖 了监控 层 的 Ｗ Ｅ Ｂ发布 ， 生产 数 据 的采集 ， 产 品信息 的查询 与分 析等 。
１ ． ２ ． ２控 制网络 结构
中图 分类号 ： Ｔ Ｓ ４
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： ｌ ６ ７ 卜７ ５ ９ ７（ ２ ０ ｌ ３ ）１ ６ － ０ ０ ５ ２ — ０ ２ 备控制 子系 统 ； ② 除尘 设 备控 制子 系统 ； ③ 切 丝机控 制 子系统 ； ④ 烘 丝机控 制子 系统 ； ⑤Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ子 系统 ： ⑥ 水分 仪子 系统 ： ⑦ 电 子皮 带称子 系统 ； ⑧ 装 箱子 系统 。
Ｄ ｅ ｌ ｐ ｈ ｉ 开发 。
１ １再造烟 叶柔性 制丝 线 的工 艺流程
再 造烟 叶柔 性 制丝 线 与传 统 的加 工 方 式 的区别体 现 在 以下
两 方面 。
２ 网络 通讯 的实现
２ ． １设 备层 网络 通讯的 实现 设备 层控 制系统 控制 网络 结 构采 用主控 制柜 ＋ Ｉ ／ ０分布式 控 制方 式 ， 通过 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７软件 进 行 设备 层 子系 统 的硬 件 组态 ，中控 Ｐ Ｌ Ｃ 作为Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ － Ｄ Ｐ 的 主站 ， 下带 多个分布 式从 站和 智能从 站 ， 主站 Ｐ Ｌ Ｃ带 的从 站 主要 有 三 类 ： 一 类是 Ｅ Ｔ ２ ０ ０ Ｓ ， 一类 是 丹佛 斯 变 频器 、水分 仪等 第三 方 设 备 从站 ， 这 两类 为 分布 式 从站 ；另
讯 就是基于 西 门太 网 的通信 方式 。 ３ ） 管 理层 的 网络 结 构 与 通 信 方 式 。管 理 层 管 理 机 以 Ｏ Ｐ Ｃ 方 式 从 监控 层 获得 生产 数 据 ， 监 控 层提 供 Ｏ Ｐ ｔ服 务 器 ， 管理 机 作为Ｏ Ｐ ｔ客 户 端 ， 后台数据库配置为 Ｓ Ｑ Ｌ ２ ０ ０ ０ ， 管 理 软 件 采 用
１ 系 统架构
典 型的柔 性 制造 系 统 一般 由加 工 系 统 、物流 系统 以及 控制 与 管理 三 个子 系 统 构 成 ， 要 实现 这 些 子 系 统之 间 的有 机 结 合 ， 它 们之 间 的信 息流 是 否顺 畅 是决 定 性 的因 素 ， 这其 中 ， 工 业控
制 网 络 的设 计 、构 建 与 实 现 又 是打 造 顺 畅 信 息 流 的关 键 技 术 。 本 文 所 述工 业控 制 网络 特 指 西 门子 工业 控 制 网 络一一 Ｓ Ｉ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｃ Ｎ Ｅ Ｔ ， 它遵 循三 级 网络 结 构 ， 整条 再造 烟 叶柔 性制 丝线 的 网络 通
烟 叶单 独柔性 制 丝 线 ，旨在 为 克服 再 造烟 叶 与天 然烟 叶 混 合制
丝所 带 来的缺 陷 ， 也为 行 业制 丝 生产 “ 小批 量 、柔性 化 ” 的应 用方 向提供参 考 。
１ ）设备层 的控 制 网络结 构 与通 信方式 。为 了实现 实 时同步 控制 ， 且 同时 要保 证 系统 具 有较 高 的可 靠性 ， 设备 层控 制 网络 采用 Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ — Ｄ Ｐ分 布 式 控 制 结 构 ，Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ Ｄ Ｐ比工 业 以太 网相 比最 显著 的优 点 就 是 具有 非常 好 的实 时性 ， 特 别适 用 于现 场 执行机 构 的控制 。 ２ ）监控 层 的网络结 构 与通 信方 式 。监 控层 监控 各子 系统 的 工 况 ，直接 采 集 主控 Ｐ Ｌ Ｃ 、切 丝 机 Ｐ Ｌ Ｃ以及 装 箱子 系 统 Ｐ Ｌ Ｃ的
Ｔ
Ｒ ＆ Ｄ
基于工业控制 网络 的再造烟 叶柔性 制丝线 的设 计
李钰 靓 。 楼卫 东 ， 赵云 峰 ， 金文 良
（ 浙 江 中烟工业有 限 责任 公司杭 州卷 烟厂 ， 浙江 杭州
３ １ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要 为 克服再 造烟 叶 与天 然烟叶 混合 制丝 给 卷烟 品质 带来的 不利影 响和适应 当前 制 丝生产 新 工艺的要 求 ， 通 过设 计三层 工 业控制 网络结构 ， 研 究 各层 网络通信 的 实现 方 法 ， 建 立 了基于 工业控 制 网络 的 再造 烟 叶单独 柔性 制丝 线。 结 果显 示 ： 基 于 工 业控 制 网络 的再造 烟 叶柔性 制丝 线 生产 能 力达到 ２ ０ ０ ０ ｋ ｇ ／ Ｈ ， 实现 了再 造 烟叶 单独 成丝后 出 口含 水率 Ｉ ２ ％ 一 Ｉ ３ ％的控 制 目标。因此 ， 造纸 法再造 烟叶单 独 柔性制 丝 线能够克 服其 与天 然烟叶 混合加 ＿ Ｔ － 的缺 陷 ， 更能发挥 其在 “ 降
再造 烟 叶是 卷 烟 的主 要 原料 之 一 ， 它具 备有 效提 高 烟 叶 原 料 综合 利用 率 、可 针对 卷 烟 工业 企 业 的个 性化 、定 制化 以及 功 能 性 等 需求 进 行 快 速 响 应 、有 利 于 卷 烟产 品 降焦减 害等 特 点 。 目前 ， 卷烟 工业 企 业基 本 采 用 的是 将再 造 烟 叶和天 然烟 叶混 合 加 工 的方 式 ， 在加 工 过 程 中 易造 碎 ， 产生扬尘 ， 配 方精 度 得 不 到保障 ， 香味 成分 散 失 较大 ， 给 烟 丝配 方 、卷 烟 品质造 成 了多 方 面 的不 利影 响 。 因此 ， 设 计开 发 了基 于 工业 控制 网络 的再 造
监控 层 监控 系 统 主要 涵盖 了两 台 互为 冗 余 的监 控 上位 机 ， 负责 监控各 子系 统的工 况 以及 中控操作 等。 管理 层 管理 系统 主 要 是涵 盖 了监控 层 的 Ｗ Ｅ Ｂ发布 ， 生产 数 据 的采集 ， 产 品信息 的查询 与分 析等 。
１ ． ２ ． ２控 制网络 结构