張偉峰

摘要：卷煙企業(yè)現(xiàn)有條煙輸送系統(tǒng)存在無法顯示故障的具體位置、不具備遠(yuǎn)程控制功能的缺陷。通過在條煙收集機(jī)處增設(shè)一臺西門子MP377觸摸屏，利用工業(yè)以太網(wǎng)使其與S7-300 PLC通訊，能夠準(zhǔn)確地顯示條煙輸送系統(tǒng)故障的具體位置，可方便快捷地處理故障；同時(shí)能夠?qū)l煙輸送系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提高了條煙輸送系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：條煙輸送 故障診斷 遠(yuǎn)程控制 S7-300PLC MP377觸摸屏

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0155-02

條煙輸送系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于卷接包車間，通過高架傳送條煙，集中自動(dòng)裝箱，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人工周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，使工作現(xiàn)場更加整潔美觀。但該系統(tǒng)存在無法顯示條煙輸送系統(tǒng)故障的具體位置、不具備遠(yuǎn)程控制功能的缺陷，影響了條煙輸送系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

1 工作原理及存在問題

1.1 工作原理

一般情況下，卷接包車間的條煙輸送系統(tǒng)由多條條煙輸送線組成，每條條煙輸送線包括相應(yīng)的條煙提升機(jī)、高架傳送鏈帶及條煙收集機(jī)等設(shè)備。從包裝機(jī)出來的條煙經(jīng)條煙提升機(jī)輸送到高架傳送鏈帶，再輸送到條煙收集機(jī)，最后由裝封箱機(jī)自動(dòng)裝箱。電控系統(tǒng)采用西門子S7-300 PLC為主站[1]，提升機(jī)、收集機(jī)等設(shè)備采用西門子S7-200 PLC為下游機(jī)；主站通過Profibus-DP[2]網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與變頻器、提升機(jī)、收集機(jī)等設(shè)備的通訊，用來控制條煙的提升、高架輸送、滑道轉(zhuǎn)向、煙條收集排列等，最終使條煙進(jìn)入裝封箱機(jī)。上位機(jī)通過CP343-1工業(yè)以太網(wǎng)模塊連接至S7-300 PLC，采集產(chǎn)量、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)效率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在條煙輸送線的條煙的提升、高架輸送、滑道轉(zhuǎn)向、煙條收集等關(guān)鍵部位，安裝光電、位置、接近檢測開關(guān)，檢測煙條未到位、擠煙、鏈條斷裂等故障，各種檢測信號傳遞至PLC處理判斷，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)PLC驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器開始報(bào)警。

1.2 存在問題

1.2.1 無法顯示故障的具體位置

當(dāng)高架傳送鏈帶出現(xiàn)故障時(shí)，采用聲光報(bào)警方式予以提醒，但不能顯示故障的具體位置。高架傳送鏈帶較長且在高空中層疊安裝，查找故障的具體位置需要花費(fèi)較長的時(shí)間，且比較危險(xiǎn)。當(dāng)輸送線出現(xiàn)故障時(shí)，需要人工拾取條煙、裝箱，還需人工將煙箱運(yùn)到倉庫，手工粘貼標(biāo)示條碼，不但增加了員工的工作負(fù)擔(dān)，而且造成了工作現(xiàn)場的混亂。

1.2.2 不具備遠(yuǎn)程控制功能

一般情況下，條煙輸送系統(tǒng)的電氣柜距離裝封箱機(jī)較遠(yuǎn)，當(dāng)出現(xiàn)擠煙或鏈帶斷裂等故障時(shí)，操作工只有跑到電氣柜處，才能按下急停開關(guān)，致使擠壞條煙的數(shù)量成倍增長或鏈帶成批損壞；當(dāng)故障排除后，操作工必須到電氣柜處，才能啟動(dòng)條煙輸送線。不具備遠(yuǎn)程控制功能，擴(kuò)大了故障帶來的損失，設(shè)備操控十分不便。

2 改進(jìn)措施

在處于中間位置的條煙收集機(jī)電氣柜的上方安裝一塊西門子MP377觸摸屏，通過軟件編程和修改PLC程序，增加顯示故障具體位置和遠(yuǎn)程控制的功能。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，在觸摸屏上顯示出該故障點(diǎn)的具體位置，并加文字說明，為快速排除故障提供指導(dǎo)和依據(jù)。通過觸摸屏，可方便快捷地啟停條煙輸送系統(tǒng)，在降低故障造成損失的同時(shí)，便利條煙輸送系統(tǒng)的操作。

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備選型

條煙輸送系統(tǒng)一般采用較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)控制方式，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)使用Profibus-DP和Industrial Ethernet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。在條煙收集機(jī)電器柜上方安裝一臺西門子MP 377觸摸屏可解決設(shè)備故障顯示和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。西門子MP 377觸摸屏運(yùn)行穩(wěn)定、通用性強(qiáng)，該屏有MPI、Profibus、ProfiNet多種通訊連接方式[2]；采用ProfiNet接口，使用工業(yè)以太網(wǎng)，其通訊速率快，成本低廉，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)。

2.2 故障檢測的方式

S7-300PLC利用 Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)收集各個(gè)電機(jī)、變頻器、各種檢測器、編碼器、行程開關(guān)等的狀態(tài)、位置和信號， 通過軟件編程處理使用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)送至MP377 人機(jī)界面觸摸屏。觸摸屏通過軟件組態(tài)，即時(shí)顯示各個(gè)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和信息。（如圖2）

2.3 遠(yuǎn)程控制的方式

在MP377觸摸屏上組態(tài)啟動(dòng)、停止“軟按鈕”，當(dāng)按下需要的按鈕后觸發(fā)對應(yīng)的變量，通過工業(yè)以太網(wǎng)將信號傳遞至S7-300PLC，編寫控制程序[3]，遠(yuǎn)程控制相應(yīng)的輸送線啟停，無需再到電器控制柜旁操作。（如圖3）

2.4 編程與組態(tài)

統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)中常見的故障信息，編寫故障信息列表，對S7-300 PLC程序進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)故障診斷和遠(yuǎn)程控制PLC程序，使其為西門子MP377觸摸屏提供軟件支持；編寫觸摸屏程序，設(shè)置離散報(bào)警，實(shí)時(shí)彈出故障畫面。最后對S7-300重新進(jìn)行組態(tài)，添加西門子MP377觸摸屏，并把網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和硬件組態(tài)一起下載至電控系統(tǒng)的S7-300 PLC中。

軟硬件安裝完畢后對所有故障點(diǎn)進(jìn)行模擬測試，當(dāng)出現(xiàn)故障后在觸摸屏主界面的下方彈出具體的故障信息同時(shí)可點(diǎn)擊觸摸屏，詳細(xì)查看故障信息。當(dāng)條煙輸送線運(yùn)行中突然出現(xiàn)故障時(shí)（如傳送鏈帶斷裂），點(diǎn)擊觸摸屏上的遠(yuǎn)程控制按鈕，彈出遠(yuǎn)程控制畫面，可馬上遠(yuǎn)程停止傳送鏈帶的運(yùn)行，避免故障損失的擴(kuò)大。故障排除后通過西門子MP377觸摸屏，就可遠(yuǎn)程啟動(dòng)條煙輸送線，操作方便快捷。

2.5 故障排除流程對比

改造前裝封箱機(jī)操作工看到條輸送報(bào)警燈閃亮后，開始分頭查找故障點(diǎn)，找到故障點(diǎn)后處理故障，排除故障后再行走13-27米到條輸送電器柜處啟動(dòng)輸送線，然后回到裝封箱機(jī)處。

安裝MP377人機(jī)界面觸摸屏后，裝封箱機(jī)操作工看到條輸送報(bào)警燈閃亮后，直接在人機(jī)界面上看到故障點(diǎn)的具體位置和排除故障的方法，排除故障后無需到電器柜處按下啟動(dòng)按鈕，直接在觸摸屏上即可啟動(dòng)輸送線。

3 應(yīng)用效果

該項(xiàng)改進(jìn)，成本約為1.38萬元，全年共減少停機(jī)時(shí)間約100小時(shí)左右，直接經(jīng)濟(jì)效益35萬元。通過增加西門子觸摸屏，編寫和修訂PLC程序和MP377程序，成功實(shí)現(xiàn)了對條煙輸送系統(tǒng)的故障診斷功能，故障顯示信息比原來大大豐富，實(shí)時(shí)彈出故障畫面，成為機(jī)電修理工維修設(shè)備的得力助手，為快速排除故障提供指導(dǎo)和依據(jù)。增加的遠(yuǎn)程控制功能，降低了故障造成的損失，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了條煙輸送系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初.S7-300/400應(yīng)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]王永華.現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]崔堅(jiān).西門子S7可編程序控制器：STEP7編程指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4]SIMATIC HMI.設(shè)備MP 377使用說明書.2008.endprint