一、ZJ17 卷接機(jī)組 PLC 改造介紹
1.1 原控制系統(tǒng)缺點(diǎn)
ZJ17卷接機(jī)組原來(lái)的電控系統(tǒng)采用邏輯電路板和繼電器的控制方式，信號(hào)變換處理由專用的電子卡實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
◆ 元器件數(shù)量多
經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在 ZJ17機(jī)組的電控箱中（不包括SRM電控部分），元器件數(shù)量在220個(gè)以上。其中有觸點(diǎn)元器件大約180個(gè)，占電控箱元器件總數(shù)80%以上，所以電控系統(tǒng)故障點(diǎn)很多，穩(wěn)定性較差。用戶反映因元器件觸點(diǎn)而使機(jī)組停機(jī)停產(chǎn)的，占故障發(fā)生率的40%左右。
電控箱元器件的專用件多，達(dá) 150個(gè)以上，雖說(shuō)大部分已國(guó)產(chǎn)化，但壽命短、質(zhì)量不穩(wěn)定，而進(jìn)口件訂貨周期長(zhǎng)，給維修更換以及備件的采購(gòu)帶來(lái)不便。
◆ 連接線多、接點(diǎn)多
經(jīng)統(tǒng)計(jì)，連接線約 2000根，接點(diǎn)量約4000個(gè)，其中80%接點(diǎn)為插接式。所以維修工作量大，故障查尋也麻煩，這也是系統(tǒng)不穩(wěn)定的重要因素之一。
◆ 電子卡故障較多
除 SRM（重量控制系統(tǒng)）電子箱外，YJ17、YJ27電子箱共有41塊電子卡。電子卡采用插接式連接，因煙廠煙塵較多，環(huán)境較差，加之國(guó)內(nèi)采購(gòu)的電子元件質(zhì)量得不到嚴(yán)格保證。因此，電子系統(tǒng)故障較多，時(shí)好時(shí)壞，難查尋。
◆ 可維護(hù)性較差
電控箱、電子箱出故障后，需根據(jù)故障提示，再根據(jù)電路圖分析，經(jīng)過(guò)繁瑣的查找、測(cè)試方可找出原因。
1.2 PLC控制系統(tǒng)改造的必要性
隨著時(shí)間的推移，機(jī)器電氣部分老化嚴(yán)重，故障率逐年提高，影響了煙廠的正常生產(chǎn)。在此情況下，采用 PLC技術(shù)對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造顯得非常必要。
我們認(rèn)為，不論是進(jìn)口的PROTOS 70還是國(guó)產(chǎn)的ZJ17卷接機(jī)組，現(xiàn)用的電控系統(tǒng)技術(shù)是較落后的。ZJ17機(jī)組電控系統(tǒng)PLC技術(shù)改造很有必要，勢(shì)在必行。
采用PLC控制技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：
◆ 元器件數(shù)量大大減少
一個(gè) PLC模塊可實(shí)現(xiàn)很多元器件功能，元器件將減少140個(gè)以上，比例超過(guò)60%，絕大部分電子卡被取消；
◆ 連接線及接點(diǎn)大大降低
新系統(tǒng)的連接線總數(shù)約 500根，接點(diǎn)數(shù)量約1000個(gè)，原先需多個(gè)元器件組成的電路，在PLC中通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，取消了中間接點(diǎn)，系統(tǒng)的可靠性大大提高，故障大大降低；
◆ 可維護(hù)性增強(qiáng)
PLC系統(tǒng)具有自診斷功能。系統(tǒng)外圍或內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，能直觀顯示、維修非常方便；
◆ 可與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送及數(shù)據(jù)管理；
◆ 可通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊及遠(yuǎn)程診斷；
1.3PLC控制系統(tǒng)改造系統(tǒng)簡(jiǎn)介
ZJ17 卷接機(jī)組 PLC 控制系統(tǒng)是由常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司和深圳市鴻捷源自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，已經(jīng)在多家卷煙廠成功地應(yīng)用了一年以上的時(shí)間。
該系統(tǒng)采用德國(guó)西門子公司 S7-400系列PLC作為控制系統(tǒng)核心部分，輔以一體化工控機(jī)代替原有的控制系統(tǒng)，取消了原來(lái)絕大部分的電子箱，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
?、挪捎孟冗M(jìn)的 PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線 ， 將VE、SE和MAX控制部分、閥島（FESTO）、變頻器（LENZE）等單元均作為PROFIBUS-DP的子站，方便調(diào)試和維護(hù), SRM重量控制系統(tǒng)和煙支檢測(cè)系統(tǒng)則通過(guò)CANBUS總線與HJY-1人機(jī)界面交互系統(tǒng)相連。使用兩層總線形式，即管理層使用CANBUS總線，控制層使用PROFIBUS總線。做到了 控制信息和管理信息在物理上得到了分離，保證系統(tǒng)的安全可靠。最大限度地利用已有技術(shù)方案，并且在技術(shù)上向PROTOS 1-8、PROTOS 90E靠攏?？梢詾橐M(jìn)新煙機(jī)做好技術(shù)儲(chǔ)備。
?、乒收下实汀Ｓ捎?PLC控制器具有防震、防塵、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，所以大大地提高了系統(tǒng)性能，平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)十萬(wàn)小時(shí)以上。
?、遣僮髦庇^、方便。全漢化的計(jì)算機(jī)界面，方便操作人員了解設(shè)備狀況，修改工藝參數(shù)、查詢產(chǎn)量、消耗等，同時(shí)有故障顯示，報(bào)警功能。
?、染S修方便。由于采用的都是國(guó)際上通用的軟、硬件，便于工廠技術(shù)人員掌握，同時(shí)備品備件可在國(guó)內(nèi)選購(gòu)，或由本公司協(xié)助采購(gòu)。
?、稍黾訑?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可方便地顯示每班所用的卷煙紙、水松紙、濾嘴棒等輔助材料的消耗及各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。
⑹由于采用了高性能的工控計(jì)算機(jī)，能夠?yàn)樯a(chǎn)車間的計(jì)算機(jī)化管理提供網(wǎng)絡(luò)接口。
?、薖LC程序的設(shè)計(jì)完全按照原來(lái)邏輯線路的控制原理，并參考了PROTOS 1-8和PROTOS 90E的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，符合煙廠操作工的維護(hù)和使用習(xí)慣。根據(jù)用戶的要求可以將原來(lái)的溫控系統(tǒng)采用軟件PID控制。
⑻針對(duì)邏輯線路板控制的 PROTOS 70或ZJ17卷接機(jī)組的PLC電控改造，現(xiàn)場(chǎng)的工作時(shí)間為7至10個(gè)工作日。
◆ VE電控柜
PROFIBUS-DP 子站一
◆ SE電控柜
PROFIBUS-DP 子站二
CPU 414-2DP PROFIBUS-DP 主站
◆ MAX電控柜
PROFIBUS-DP 子站三
◆ 閥島
PROFIBUS-DP 子站四
◆ 變頻器
PROFIBUS-DP 子站五
二、ZJ17 卷接機(jī)組人機(jī)界面交互系統(tǒng) HJY-1 （ IT80 ）介紹
用于替換原進(jìn)口 PROTOS 70機(jī)組及國(guó)產(chǎn)ZJ17卷接機(jī)組中的IT80，并作為PLC電控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配套改造。HJY-1是SRM系統(tǒng)的監(jiān)視器，也是SRM系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的界面。
HJY-1在原IT80的基礎(chǔ)上新增加了專家故障診斷系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖1是HJY-1的外形圖，其顯示界面分為三個(gè)區(qū)域：
界面頂端——標(biāo)題區(qū)：顯示報(bào)告編號(hào)、名稱、機(jī)器編號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)以及系統(tǒng)時(shí)間等信息。
界面中間——報(bào)告區(qū)：顯示卷接機(jī)組的生產(chǎn)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊相應(yīng)的菜單按鈕，顯示報(bào)告內(nèi)容、故障診斷（含圖形提示畫面，如圖 2、3、4所示）、數(shù)據(jù)采集顯示（如圖5、6所示）等。
界面底端是一排菜單按鈕，根據(jù)操作的需要可觸摸相應(yīng)的按鈕。
針對(duì)原 IT80控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，并考慮到與原IT80系統(tǒng)的完全兼容，HJY-1采用德國(guó)西門子公司帶有觸摸屏的SIMATIC PANEL PC一體化工控機(jī)代替原控制系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)如下：
?、挪捎霉I(yè)級(jí)的一體化工作站， CPU Pentium Ⅲ 500M,RAM 128M,硬盤10G或以上，Windows NT4.0（Windows 2000）操作系統(tǒng)，12″或15″液晶觸摸屏。方便操作者使用。
⑵故障率低。西門子工控機(jī)具有防震、防塵、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，所以大大地提高了系統(tǒng)性能。
⑶為了方便煙廠操作人員的維修和維護(hù)，重新設(shè)計(jì)了卷接機(jī)組的故障顯示系統(tǒng)，并按照 PROTOS 1-8的方式增加了故障的專家診斷系統(tǒng)。
⑷操作直觀、方便。全漢化的計(jì)算機(jī)界面，方便操作人員了解設(shè)備狀況，修改工藝參數(shù)、查詢產(chǎn)量、消耗等。
?、稍黾訙?zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可方便地顯示每班所用的卷煙紙、水松紙、濾嘴棒等輔助材料的消耗及各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。
?、试黾訖C(jī)組的調(diào)試和運(yùn)行參數(shù)設(shè)置菜單，并可按需要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)密碼。方便機(jī)組操作人員的使用和管理。
?、擞捎诓捎昧烁咝阅艿墓た赜?jì)算機(jī)，能夠?yàn)樯a(chǎn)車間的計(jì)算機(jī)化管理以及廠內(nèi)的 ERP系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和管理。還可通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊和遠(yuǎn)程診斷，更好地為用戶服務(wù)。
?、淘诠收巷@示畫面動(dòng)態(tài)地指示各個(gè)檢測(cè)元器件的狀態(tài)，以及相應(yīng)的調(diào)整方法和元器件的型號(hào)說(shuō)明；
?、驮黾与S機(jī)說(shuō)明書和電器圖紙的電子文檔，方便操作工的維修和操作，當(dāng)用戶打開(kāi)電器圖紙幫助文檔時(shí)，可以根據(jù)元器件的型號(hào)查找其所對(duì)應(yīng)的電器圖紙，在顯示的圖紙中雙擊高亮顯示的元器件名稱即可彈出一個(gè)窗口顯示該元器件的型號(hào)和調(diào)試說(shuō)明等內(nèi)容。
圖 1 HJY-1 外觀示意圖
注：將原來(lái)的IT80改造為HJY-1型PROTOS 70卷接機(jī)組人機(jī)交互系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間小于一個(gè)小時(shí)！
圖 2 VE故障幫助示意圖
圖 3 SE故障幫助示意圖
圖 4 MAX故障幫助示意圖
圖 5 數(shù)據(jù)采集棒形圖顯示
圖 6 數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)顯示
圖 7 動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)
圖 8 在線電氣圖紙
圖 9 在線幫助文件
三、ZJ17 卷接機(jī)組新型煙支重量控制系統(tǒng) HJY SRM-N3 介紹
新型煙支重量控制系統(tǒng)針對(duì)原 SRM 與重量控制有關(guān)的程序進(jìn)行解讀，并完全按照其控制模式重新編程，采用 CAN-BUS 總線技術(shù)與上位機(jī)通訊，并采用 INTEL 公司的 C196 系列 16 位單片機(jī)作為主控制器，以更適應(yīng)當(dāng)前煙機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
本系統(tǒng)充分利用了 C196 系列單片機(jī)的特點(diǎn)，用一個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)原 SRM 系統(tǒng)重量控制的功能，包括 MRK2 板、 KIK 板、 SCBP 板和 DCP 板的全部功能。
應(yīng)用大量開(kāi)發(fā)軟件開(kāi)發(fā)適合重量控制系統(tǒng)的 CAN-BUS 總線模塊，使 SRM 重量控制系統(tǒng)可以與 CAN-BUS 連接，從而與供絲、卷煙、接嘴各部分的 PLC （改造后的系統(tǒng)）交換數(shù)據(jù)，并與觸摸屏通信，顯示各種報(bào)告并接收各種設(shè)定參數(shù)。
本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
1、 重量計(jì)算更加精細(xì)，控制更加合理 ，分析原系統(tǒng)在核掃描器信號(hào)的讀取、補(bǔ)償、線性修正、數(shù)字濾波、重量換算等的處理方法；在重量計(jì)算、調(diào)節(jié)控制等方面更加準(zhǔn)確可靠，更加準(zhǔn)確地控制煙支單支克重，平均重量偏差也優(yōu)于原系統(tǒng)。
2、 改進(jìn)了控制算法，增加了Fuzzy-PID算法，專家系統(tǒng)，對(duì)重量偏差進(jìn)行修正。 可以對(duì)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的偏差事件有記憶和經(jīng)驗(yàn)分析，帶有人工智能的 特性功能。提高了重量控制克服擾動(dòng)的性能，收斂更快。最終使得煙支重量的正態(tài)分布曲線更陡，標(biāo)準(zhǔn)偏差得到改善。
3、 整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)， 考慮了<
