西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8库存现货
该方案要求在大约150米的生产空间范围内实现能够每分钟生产200张蜂窝纸板的带有延展功能的VISNO打浆制纸系统。为了在生产过程中实现无摩擦损耗的操作，该系统的集成控制器采用了SIGMATEK**的PLC系统——DIAS。这个经过反复推敲的方案使用了带有一个旋转测量设备的4个CPU模块来控制42根轴联动，从而大大节约了所需要敷设电缆，减少了辅助的处理程序并大大缩短了操作的延时。
■技术难点：生产过程控制
蜂窝型的卡片纸版制品是由两层封面层和一层中心层粘接而成。这类似于一种“中芯层”的概念。而对于中心层施加不同程度的拉伸力就能生产各种规格的产品。因此在整个生产路程中，需要不断的调校力的方向和大小，以满足不同延展工艺以及不同层数产品的生产。在安装了4个伺服处理终端(CPU)后，多种简易的菜单操作也得以轻松实现。
在总共150米的的设备纵向排布如下：一个原料供应系统，一个膨胀减压系统，一个干燥箱，一个牵引拉伸系统，一个滚动干燥带，和一个切割设备。
工艺要求刀具的切割范围为250米，切割厚度度在1到20厘米之间。同时应用一个40吨的水泥块来起到一个巨大的镇流电阻的作用。加上一个大切削速度为3.3米/秒的刀具后，切削工具总共为1吨。其每分钟200米的切削速度以及**的落刀位置，都令人惊讶，而且相对应的，其生产速度也是可调整的。即纸板厚度能够做到从70到700厘米可调，切割速度许达到20米每秒。由一个偏心轮在控制刀具做类似圆周的运动，可不断调整角度，无须动用人工调节以维持刀具的圆周运动。系统接收各种复杂的输入信号然后对各个轴动做统一控制，以达成角度同步化。但该操作生产速度没有影响。
■SIGMATEK技术的应用
该系统需要同时控制42根轴按照工段分组联动运动。SIGMATEK的技术人员**的判断出，划分出4个功能模块(CPU)就可以实现合理的控制：延展系统的CPU控制12根轴，核心组模块CPU控制12根轴，层叠模块CPU控制10根轴，切削刀具CPU控制8个伺服驱动轴。通过重新规划设备装置，每个模块CPU都和控制终端(HMI)相连接，这样就使及时的控制和现场报警变成可能。在延展模块中，通常将延展功能和输入储存功能分组使用，这就能让相关人员执行不同的过程操作。对于其他三个模块亦然。
所有的CPU的运算终端，都运用了CAN-Bus来连接。该生产系统以协调性为准则。通过使用PLC系统运行中单平台单任务控制和整体联动的操作特性，就使协调性发挥的淋漓尽致。
这里阐述一下SIGMATEK的企业哲学：秉持高度的理性和工作激情。在小的工作周期里达到大的效益。LASAL的程序结构就十分简洁明了，非常直观。它按程序执行的必要性等级划分来优化数据权限和削减程序耗费的资源。各个运算终端也是基于同一个过程工艺而配置。该程序涵盖了同一软件环境下的所有关联功能。
该DIAS系统配置有如下部件：CPU，开关量输入输出端口，模拟量输入输出端口，伺服定位模块。无须额外的硬件来承载所有的模块，可直接应用。该DIAS支持扁平电缆和光纤的数据传送介质。
所有的模块组成了PLC控制系统并提供完善的伺服技术。系统响应周期为3ms，不论是控制12根轴的延展模块，还是大型的切割机械皆亦然。
对于切割刀具而言，同步启动运转是重要的要求。八个电机，每四个一面分别对应启动偏转安装的刀具。所有的轴都能确保同步旋转。伺服电机可以安装电流调整回路，控制器接收其信号后可以起到调节位置的作用。伺服驱动轴和NC模块相连接。该模块由增量调整电路，一个模拟输出端口，一个接受末端电路信号输入输出口。要检测不断更新的速度的一个可行性的办法是增加导轨的数量。根据线形速度，理想切割形状和芯片组的厚度范围，可以得到一个大致的抛面图。
基本上来说一个标准的刀具，具有多功能性。它必须能确定耦合的具体位置，还要能根据需要的长度进行切割。所以，将刀具安装在一定角度的偏心位置能够使它有一个圆形的工作轨迹。圆形更具有均衡性，这种均衡性在软件的自动控制中，能很好地被体现。而模拟功能也能由这种均衡性而得以提升。
如此一来，这个经过反复推敲的方案就实现了对敷设电缆，辅助的处理程序和操作的时间等资源的大程度节省，降低成本。
1 引言
KDF2纤维滤棒成型机组是烟厂生产卷烟滤棒的设备。然而，随着初引进到现在十几年时间的流逝，KDF2机组虽然经过数次改良，但是其机械传动系统逐渐显示出技术上的局限性——结构复杂、存在漏油隐患。为此，我们通过技术收集和市场调查后，决定采用伺服传动系统代替机械传动以及速度更快、欧洲国家生产的PLC对原有机组进行升级改造。同时，原有的彩色触摸屏无论从显示尺寸还是色彩选择或着功能设计上都尴尬地面临着技术进步所带来的淘汰境地。
为此，我们在设计新的控制系统时，决定同时对其人机界面进行重新设计。
2 纤维滤棒成型机组改造后控制、显示和传动系统的基本框图
纤维滤棒成型机组在改进后，它的控制、显示和传动系统采用了Lenze公司的伺服系统、Digital公司的触摸屏和Siemens公司的PLC，它们分别通过MPI和PROFIBUS-DP总线进行通讯与控制。其基本框图如图1所示：
图1 纤维滤棒成型机组控制和传动系统
3 机组运行原理
纤维滤棒成型机通过对丝束进行二次开松、增塑剂添加、卷制成形、刀盘切断和排列装盘的过程生产滤棒。其主要过程如图2
图2纤维滤棒成型机的工作原理
4 相关名词
4.1 PROFIBUS总线
PROFIBUS是PROCESS FIELD BUS的缩写，是一种国际性的开放式的现场总线标准，即EN50170欧洲标准。
目前世界上许多自动化技术生产厂家都为它们生产的设备提供PROFIBUS接口。PROFIBUS已经广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化，是比较成熟的技术。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA 3个兼容版本。
4.2 GP2600触摸屏
GP系列触摸式工业图形显示器（简称触摸屏）是一种连接人类和机器的（主要为PLC）人机界面（国外称为HMI或MMI，即Human-Machine Interface或者Man-Machine Interface），被喻为PLC的脸面。它是代替传统的控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数的设置、数据的显示和存储，并以曲线、动画等形式描绘自动化控制的过程，并可简化PLC的控制程序。
GP2600T是Digital公司新的一代产品。在色彩方面，它提供了256色、无闪烁的真色彩模式，或者是64色、三种闪烁效果的仿真色彩模式；在尺寸方面，其大小为317mm*243mm，有效显示大小为246mm*184.5mm；在色素方面，其像素为800*600；在字体方面，它支持所有bbbbbbs提供的字体。
GP2600的主要作用如下：
Ø 监视：以数据、曲线、图形、动画等各种形式来反映PLC的内部状态，存储器数据，从而直观反映工业控制系统的流程、走向。
Ø 控制：可以通过触摸来改变PLC内部状态位，存储器数值，从而参与过程控制。
Ø 数据处理：通过标准的大容量CF卡存储配方数据，实时采样的数据和历史报警信息。还可以通过标准的Ethernet不增加工厂成本的情况下接入工厂现有的局域网，从而实现数据共享和机器的远程监控。
4.3 PLC
PLC是英文Programming Logical Controller 的缩写，中文含义是可编程逻辑控制器。PLC是一种广泛应用于工业自动化控制、智能化控制的控制单元。它具有抗干扰能力强，不易出错，安全、可靠，运行时间长等优点。
5 图形界面
现在将介绍现在比较流行的几种图形界面的连接模式与它们的优劣。
5.1环形连接
环形连接模式是一种比较简单的连接方式，如图3所示。多幅画面依次连接成一个环形。在这个环中，两幅画面之间的连接可以是单向连接，也可以是双向连接。
图3 环形连接
它的优点是结构很简单，对编程人员而言编制非常方便；缺点在于环形连接的可操作性比较差，这点特别是在多画面、大范围的画面切换时。
5.2 星形连接
星形连接模式也是一种很简单的连接方式，如图4所示。在这种连接模式下，有一幅画面是中心画面，其他画面都与这幅画面有双向连接关系。其他画面之间没有连接关系。
图4 星形连接
这种连接模式的优点在于画面切换比较简单，任何两幅画面只须两次操作就可以实现切换，同时编程也比较方便。缺点在于：如果画面比较多时，中心画面将显得比较凌乱，容易造成画面主次混淆。
5.3 树形连接
树形连接模式是一种按种类分成不同分支的连接方式，如图5所示。在这种模式下所有画面按照它们的逻辑关系被分成不同分支，以它们之间的逻辑继承关系双向连接。如果画面之间没有逻辑关系或者处于同一分支下，它们之间就没有任何。
图5 树形连接
这种连接方式的优点是：它所具有逻辑关系使操作人员易于上手、其主次关系分明。进入某个特定画面时，只要明白它的逻辑关系就可以很快切换完成。缺点在于：树形连接对于不明白其逻辑关系的新手来说操作比较困难，对于编程人员的要求也比较高。
5.4 网形连接
网形连接模式实际上是环形连接的改进连接方式，如图6所示。它的画面并没有主次之分。在这种模式下所有的画面两两之间都有双向连接关系。
图6 网形连接
这种连接的优点在于，它方便了环形连接的画面切换。但是，它的缺点也正在于此：多连接方式对于编程人员的要求非常苛刻，特别是画面很多时其编制的工作量很大。
5.5 复合连接
复合连接模式实际上就是以上两种或者两种以上的连接模式共同使用在一组画面时的连接方式。
其优点是可以结合不同连接模式的优点，达到单种连接所不能达到的效果。缺点是编制相对复杂，对编程人员的要求很高。
6 触摸屏设计
GP2600触摸屏如图7所示。它与PLC直接连接，它的存储器就当成PLC的扩展存储器。由此，PLC不需要设定它的硬件组态。
图7 GP2600
6.1 硬件设计
在硬件方面，Pro-face的要求不高，需要一个24V/2A的直流电源和触摸屏本身。另外，为了与PLC通讯，我们根据需要选择了MPI接口的RS232C串行连接的方式。
6.2 软件环境
编程上，我们采用了天任公司提供的GP6.2英文版。按系统要求，在PLC划出20个16位的字地址实现PLC与触摸屏之间的系统通讯需求。图8所示的就是GP6.2英文版的启动窗口。
图8 GP2600编程软件启动窗口
6.3结构选择
在综合各种考虑后，我们决定采用复合连接模式。具体来说，整组画面以树形结构为我们编制的主要方式。为避免相同分支中画面无法切换的问题，在这些同一分支下的画面采用环形结构。同时，考虑到快速返回的需要，在所有画面上配以返回首页的按键。在一些报警画面上，增加它们可以独立弹出报警、故障解除后自动返回前一页的功能。
这样做，我们既可以非常直观地反映出控制的逻辑关系，又可以方便同一分支下画面的切换，更实现了快速返回首页的功能。但是，这样也复杂了画面之间的连接，对编程和纠错带来一定的困难。
在实践中这种结构的选择还是可以接受的：综合几种连接方式可以以大的效果反映机组的状态，并且用户注重的是画面的使用而不会考虑编程。结构设计上必须以用户的使用为主，而不是编制人员的难易。
7 结论与展望
新的控制、显示和传动系统全面提高了纤维滤棒成型机组的总体性能，控制功能得到完善和提升。GP2600的应用更增强了人机界面的可操作性。
考虑到今后烟厂信息集成化和网络化数据采集的需要，我们使用的GP2600可以进行数据共享和远程监控，配合S7-300 PLC的数据采集端口可实现烟厂全自动化生产的需要。
