贵阳卷烟厂易地改造制丝线电气控制集成系统

[摘要]本文首先介绍了贵阳卷烟厂的背景，然后给出了如何采用PROFINET完成制丝线系统全集成的控制方法，以及系统的配置和调试遇到的困难。最后总结了基于工业以太网制丝线的优点。

[关键词]PROFINET 实时工业以太网 制丝线 可编程序控制器

一、项目简介

贵阳卷烟厂是全国烟草行业36家重点企业之一，拥有国内先进的制丝线和卷、接包生产设备，建有行业级技术中心。贵阳卷烟厂易地技改项目于2005年8月经国家局、省、市政府批准，投资10.5亿元（不含专用设备）进行整体易地技术改造，选址在贵阳市小河区红艳村，2010年建成后制丝设计生产能力可达150万箱，卷包设计生产能力达100万箱。

二、控制系统构成

全线分为叶片处理段、叶丝处理段、梗及梗丝处理段、掺配混丝段、加香储丝段等五条生产段，对应设置五组PLC及相应器件，对五条生产段分别执行控制。传统烟草制丝线的工艺流程是先将复烤厂加工后的烟叶及烟梗分别进行回潮、加料、切丝、烘丝，然后将烟丝按照工艺要求进行掺配、加香，最终形成卷烟品牌配方成品烟丝。

1．网络结构

制丝线控制和管理系统共分3个层次：设备控制层、集中监控层和生产数据管理层。三层网络结构是相互联系、紧密结合的。设备控制层是基础，是控制的主体，大量的控制过程均在这里执行。集中监控层主要负责控制过程中的集中监视和控制参数的下达，是操作平台。生产数据管理层负责信息数据的收集与分析，并具有向MES系统汇总生产数据、接收管理信息的功能，是管理习台。网络结构图如图1所示。

图1网络结构图

(1)车间主干网

车间级主干网络采用具有网络管理功能的高性能工业以太网网络交换机和光纤介质构成冗余环形结构。西门子公司与合作伙伴在1999年即开发并公布了环网冗余协议(HighSpeedRedundancyRing，HSR)。交换机环网接口采用千兆光口，实现高速数据通信。采用光纤作为传输介质使主干网具备较长的网络传输距离和较高的抗干扰能力以及较高的传输速率。环形结构的应用使主干网具备冗余能力，在网络中一条光纤链路发生通信故障时，作为冗余管理器的工业以太网网络交换机将实时自动启用冗余线路，保证网络的正常通信。车间主干网交换机采用西门子公司的SCALANCE400系列，介质采用多模光纤。主交换机按工艺段区域布置，每个主交换机作为该区域的中央节点，可连接该区域不同工艺段的几个子网。车间主干网如图2所示。

图2车间主干网

制丝工控网络按照每个工艺点划分一个VLAN的原则，总共分为26个VLAN。由于西门子公司的交换机不支持主干网通信，所以为了实现环网交换机之间的通信，每两台相连的交换机之间要配置一个VLAN，从而形成环网交换机两两之间进行路由的环形路由结构。用于环网路由的VLAN有10个，加上交换机管理VLAN，制丝工控网络共有37个VLAN。

(2)各工艺控制段子网

制丝工控网共有10台西门子400系列交换机、30台200系列交换机、50台PLC、2000余个网络节点。各工艺控制段子网采用星形网络结构，主要由西门子公司SCALANCE200系列交换机和工业以太网双绞线及光纤组成。各工艺控制段网络站点按照控制区域或使用功能接人相应子网交换机或就近接人车间主干网交换机。现场PC操作站通过工业以太网接人监控管理层网络交换机。分布I/O通过工业双绞线接入各控制段子网交换机。在网络节点间超出网线长度限制的区域，增设交换机SCALANCEX-204以确保网络的稳定、可靠。中控室集控系统数采服务器通过配置的CP1623网卡与车间主干交换机连接。各工艺段子网如图3所示．

图3各工艺段子网