SIMATIC,S7-400在PROTOS70电控系统中的应用

摘要： 为改善PROTOS70型卷接机组陈旧落后的电控系统，取代原机电控系统的集成电路加继电器的控制方式，提高PROTOS70型卷接机组的有效作业率及卷烟质量，采用SIMATIC S7-400 PLC控制技术开发高速卷接机组PROTOS70新型电控系统，通过高速处理模块完成对卷接机在高速运行下的精确控制；用JAVA编写上位机软件，对机组的运行情况进行监控，最终实现PROTOS70卷接机组的高度自动化，使整个控制系统的集成度、运行稳定性和可维护性等都得到了极大的提高。

Abstract: By means of the high speed processing module"s accurate controlling of the cigarette manufacturing machine, the new PROTOS70 control system with SIMASTIC S7-400 technology is adopted to improve the dated electric control system of PROTOS70, replace the control method in the integrate circuit of the former control system, enhance the efficiency of the PROTOS70 and improve the cigarette"s quality; the position machine software is compiled by JAVA language, which can monitor the machine"s operation so that.

关键词： PROTOS70；S7-400 PLC；控制系统

Key words: PROTOS70；S7-400 PLC；control system

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）13-0037-02

0 引言

德国HAUNI公司的PROTOS70卷接机组具有操作方便、烟支成品质量稳定、数据采集分析功能全面等优点，但由于我国大部分烟厂所使用的PROTOS70卷接机组都是在上个世纪90年代初期引进的，其电控系统均采用逻辑电子线路板及继电器进行控制的，随着电子技术的不断进步与发展，原机电气控制系统不但越来越跟不上现代化企业生产与管理的需要，而且电气系统老化现象日益严重，电气故障也频繁发生，结合现阶段自动化产品的日趋成熟，模块化电控系统正逐步取代旧的电子线路板，采用SIMATIC S7-400 PLC实现自动化控制，是解决PROTOS70卷接机组上述问题的较好途径。

1 SIMATIC S7 PLC系统简介

PLC是一种以计算机技术为基础，专为工业环境设计的数字运算控制装置，具有使用方便灵活，可靠性高，抗干扰能力强及易于维护等优点。它不仅可以替代传统的继电器控制系统，还可构成复杂的工业过程控制网络，已成为当代工业自动化的主流。SIMATIC S7 PLC是模块化结构设计，各个单独的模块之间可以进行自由组合，便于用户进行编程和维护；具有多种不同的通讯接口，可通过MPI，PROFIBUS-DP同时与工控机，变频器，分布式IO，阀岛等多个外部设备进行通讯；有多种输入/输出模块及特殊功能模块对信号进行监视诊断和信号处理。

2 电控系统设计

S7-400 PLC是整个控制系统的控制主机，PLC根据机组上的传感器所提供的信息来控制机组的运行。PLC通过对输入信号的逻辑运算，产生输出指令来控制外部设备，或通过通讯网络在上位机界面上显示报警和机器状态信息。控制系统框图如图1所示。

2.1 电控系统硬件结构设计 采用SIMATIC CPU414-2 DP作为控制系统的主站，VE（料机），SE（卷烟机），MAX（接装机）均采用ET200作为远程从站。主站与分站之间通过PROFIBUS-DP进行通讯。其中SE及MAX的从站中采用了高速布尔处理器FM352-5对机组产生的高速脉冲进行识别和处理。FM352-5模块拥有独立的处理器，不占用CPU的系统资源，以并行的方式执行代码从而在扫描时间效率和可靠性上与传统的PLC CPU相比有很大的提高。在硬件接口上它设计有12个高速输入点，输入频率最高可达到200KHz；8个高速输出点，对于电阻负载开关频率最快可达20KHz。由于FM352-5的上述特点，使控制系统在稳定性和控制精度上与改造前相比有明显的提高。

2.2 电控系统软件设计 控制系统软件包括下位机PLC控制软件和上位机人机界面软件。下位机编程软件采用的是STEP7 5.4，主要功能是完成系统的编程和组态；上位机编程软件采用JAVA，主要功能是实现人机交换界面，把当前机器的运行状态，故障信息显示出来。

2.2.1 下位机系统设计，用来完成生产工艺全部任务，其程序总体结构框图如图2所示。系统程序由以下几个组织块及功能块组成：OB块：程序循环块OB1、循环中断块OB35、IO错误诊断块OB83、CPU故障诊断块OB84、机架故障诊断块OB86、通讯错误诊断块OB87。FC块：初始化子程序、安全连锁子程序、故障状态子程序、主驱动速度控制子程序，状态显示子程序。FB块：机组启动/停止子程序、盘纸控制子程序、水松纸控制子程序、拼接头剔除控制子程序、提丝带控制子程序、鼓轮及搓板清理子程序。其中，OB1是主控