1 引言
在卷煙生產(chǎn)過程中，卷接集中風(fēng)力平衡系統(tǒng)是一項應(yīng)用于卷煙機和接咀機組上的風(fēng)力集中供給和風(fēng)力自動平衡技術(shù)。本項目改造數(shù)臺（套）卷接機組,，拆除單臺設(shè)備原有的高壓風(fēng)機與除塵裝置，應(yīng)用風(fēng)力平衡調(diào)節(jié)技術(shù),，建立集中工藝風(fēng)力與除塵系統(tǒng)來替代卷接機組原有的單機風(fēng)力與除塵系統(tǒng),。
該系統(tǒng)具有完善的風(fēng)力供給功能、顯著的經(jīng)濟效益和社會效益,，為保證各卷接機組連續(xù),、高效、穩(wěn)定運行,，系統(tǒng)風(fēng)力穩(wěn)壓控制和卷接機組風(fēng)力自動平衡顯得尤為重要。項目采用phoenix（菲尼克斯電氣）的inline i/o模塊和siemens的profibus-dp現(xiàn)場總線,，實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制目標(biāo),。
2 profibus-dp與inline i/o模塊概述
2.1 現(xiàn)場總線
隨著制造業(yè)自動化和過程自動化中分散化結(jié)構(gòu)的迅速增長，現(xiàn)場總線的應(yīng)用日益廣泛,，現(xiàn)場總線實現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入/輸出模塊,、智能信號裝置,、電機起動器和過程調(diào)節(jié)裝置與可編程邏輯控制器（plc）和pc之間的數(shù)據(jù)通訊，把i/o通道分散到實際需要的現(xiàn)場設(shè)備附近,，從而使整個系統(tǒng)的工程費用,、裝配費用、硬件成本,、設(shè)備調(diào)試和維修成本減少到最少,。標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場總線具有開放的通訊接口，透明的通訊協(xié)議,，允許用戶選用不同的制造商生產(chǎn)的分散i/o裝置和現(xiàn)場設(shè)備,。主流的現(xiàn)場總線包括interbus、profibus等,。
2.2 profibus-dp
profibus符合現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)和歐洲過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（iec61158/en50170 v.2）,適合于自動化工廠中單元級和現(xiàn)場級符合profibus標(biāo)準(zhǔn)的自動化系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò),。profibus的通訊協(xié)議可以分為：fms、dp和pa,，profibus-dp是一個令牌網(wǎng),，邏輯令牌只含有一個主站，即屬于主－從網(wǎng)絡(luò),，只存在一個主站,，可以有多個從站（在一個網(wǎng)段內(nèi)最多只允許32個從站），根據(jù)總線長度的不同（≤1000m）,傳輸速率從9.6kbit/s～12mbit/s,。
2.3 phoenix i/o模塊
菲尼克斯電氣提供的inline系列總線產(chǎn)品可以滿足各種不同的總線系統(tǒng)（interbus,、profibus-dp、devicenet,、ethernet,、profinet）的遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場接入工程，具有很好的開放性,，inline站只需要配置相應(yīng)的總線耦合器就可以接入不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng),。
inline采用模塊化設(shè)計，模塊體積小巧,，即插即用,，接線采用籠式彈簧連接技術(shù)，接線簡單,，可靠,，現(xiàn)場條件適應(yīng)性強,靈活的接線方式和可靠的接觸效果，增強了總線系統(tǒng)的可靠性和可維護性,。inline模塊種類齊全,，數(shù)字量i/o模塊可以提供1、2,、3線制連接方式,，有1/2/4/8/16/32 i/o點多種通道模塊可以選擇,，模擬量模塊有1/2/4/8通道模塊可以選擇，同時模擬量模塊通過前連接器可以方便實現(xiàn)信號電纜的屏蔽和接地,。inline功能模塊全,，可提供rs232、rs485/422通訊模塊,、增量型/絕對型編碼器模塊,、高速計數(shù)器模塊、溫度pid控制模塊,、分布式cpu等,，可以根據(jù)需要組建靈活配置的i/o分布式遠(yuǎn)程子站。
inline電機起動器為集成電子式結(jié)構(gòu),，體積小巧,，安裝方便?？筛鶕?jù)負(fù)載設(shè)定額定電流值以適應(yīng)不同功率的電機,，可在線監(jiān)控電機工作電流，具有電機過載,、過壓,、過流保護，通過選配的電機溫度控制模塊可以實時監(jiān)控電機的工作溫度,，保護電機,，通過選配的電機剎車模塊可以實現(xiàn)快速的電機制動。
inline系統(tǒng)采用特殊設(shè)計的高強度工業(yè)硬件平臺,，從而可耐受振動,、高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電氣干擾。配置完成整個子站后,，相應(yīng)的強電回路,、i/o電源回路、邏輯電源回路之間自動完成隔離,。
inline允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何i/o模塊,，而不會對模塊造成損壞。這對于系統(tǒng)的維護與檢修有著很大的幫助,，用戶就可以在繼續(xù)維持系統(tǒng)運行的同時更換有故障的模塊,，而不會影響整個系統(tǒng)其它部分的正常運行。inline模塊自帶多種指示燈,，可以在模塊上實現(xiàn)站,、模塊、通道的診斷。
3 基于inline技術(shù)的工程設(shè)計
3.1 項目設(shè)計
青島卷煙廠目標(biāo)設(shè)計總共34臺卷接機組,，分成8個卷接集中工藝風(fēng)力平衡系統(tǒng)；共建立1套控制系統(tǒng),，2條profibus-dp現(xiàn)場總線,，現(xiàn)場的數(shù)字量、模擬量采集及過程控制均通過profibus-dp現(xiàn)場總線實現(xiàn),?？刂葡到y(tǒng)配置如下：plc為1套s7-300（cpu315-2dp），該cpu作為profibus（1）dp主站,，通訊速率為500k bit/s,，總線長度約100米;在s7-300上配置一個通訊模塊cp342-5，作為profibus（2）dp主站,，通訊速率為187k bit/s,，總線長度約500米；8個系統(tǒng)配置8臺變頻器,，作為pprofibus（1）dp從站）和16個i/o站（profibus（2）dp從站,，其中除塵段8個，卷接風(fēng)力平衡8個,；在s7-300上另配置一個通訊模塊cp343-1,，與工控機（ppc5112）實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控功能；控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示,。

圖1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
3.2 硬件組態(tài)及參數(shù)設(shè)置
（1）組態(tài)
phoenix的inline耦合器（ilpbdp/v1-pac）掛到profibus-dp上,，先需要提供一個相匹配的gsd文件（dip8=on/off兩種模式，通過dip撥碼開關(guān)設(shè)置從站地址,，其硬件配置要和step7組態(tài)相匹配）,。在step7中進行硬件組態(tài)（hardware），在菜單options中選擇install gsd files進行安裝,，安裝成功后,，在catalog\profibus dp\additional field devices\i/o中就能找到phoenix i/o了，然后在profibus dp上添加了耦合器,，最后把相應(yīng)的模塊按順序添加上去就可以了,見圖2,。

圖2 inline耦合器硬件組態(tài)
（2）參數(shù)設(shè)置
phoenix電機起動器（elr）是電子式的，與傳統(tǒng)機械式的主要區(qū)別是可以在線讀取電機運行電流和整定額定電流,。通過參數(shù)初始化就可以整定電機額定電流和啟動方式（在程序中把b#16#d7送到相應(yīng)的控制字節(jié)里,，表示電機整定電流為in=1.5a），由于初始化字節(jié)和控制字節(jié)是同一個字節(jié),，初始化期間電機不能運行,；電機需要運行時，在程序中把b#16#40送到相應(yīng)的控制字節(jié)里，如果電機起動器斷電后,，重新上電時,，必須重新初始化電機起動器elr。當(dāng)饋電器elr過載或空載的時候,，饋電器elr都會自己保護,，并報故障，此時需要復(fù)位（在程序中把b#16#20送到相應(yīng)的控制字節(jié)里）,。
phoenix的i/o模塊di和do組態(tài)比較簡單,，ai（ib il ai2/sf-pac）模塊在使用前也需要把通道參數(shù)初始化，例如:channel1（piw268）,先通過pqw268把通道設(shè)定為設(shè)計目標(biāo),，具體如下：bit15=1表示配置數(shù)據(jù)（初始化）,，bit5 to bit4=00表示模板為ib il（15bits）（default），bit3 to bit0=1010表示信號為4ma-20ma（2線制）,，把16#800a寫入pqw268即可把channel1設(shè)定為4ma-20ma信號（2線制）,，同理可以把channel2通道設(shè)定為設(shè)計目標(biāo)，最后只要把piw268讀入,，然后根據(jù)量程0-30000與4-20ma（-20000～20000pa）對應(yīng)的關(guān)系就可以計算出實測值,。
4 結(jié)束語
phoenix i/o及profibus-dp在該項目中的成功應(yīng)用，控制系統(tǒng)可靠性高,，集中工藝風(fēng)力系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,。inline站內(nèi)i/o模塊能自動建立交叉線、可插拔式i/o連線,、外型輕巧,、分段電源、側(cè)板連接及din導(dǎo)軌安裝等特點,，為用戶提高了選型效率,、節(jié)省了安裝空間和安裝時間，受到眾多用戶的青睞,，圖3為現(xiàn)場安裝的inline子站,。