一、ZJ17 卷接機組 PLC 改造介紹 
1.1 原控制系統(tǒng)缺點 
　　ZJ17卷接機組原來的電控系統(tǒng)采用邏輯電路板和繼電器的控制方式，信號變換處理由專用的電子卡實現(xiàn)。缺點主要表現(xiàn)在如下幾個方面： 
　　◆ 元器件數(shù)量多 
　　經(jīng)統(tǒng)計，在 ZJ17機組的電控箱中（不包括SRM電控部分），元器件數(shù)量在220個以上。其中有觸點元器件大約180個，占電控箱元器件總數(shù)80%以上，所以電控系統(tǒng)故障點很多，穩(wěn)定性較差。用戶反映因元器件觸點而使機組停機停產(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 150個以上，雖說大部分已國產(chǎn)化，但壽命短、質(zhì)量不穩(wěn)定，而進口件訂貨周期長，給維修更換以及備件的采購帶來不便。 
　　◆ 連接線多、接點多 
　　經(jīng)統(tǒng)計，連接線約 2000根，接點量約4000個，其中80%接點為插接式。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，加之國內(nèi)采購的電子元件質(zhì)量得不到嚴(yán)格**。因此，電子系統(tǒng)故障較多，時好時壞，難查尋。 
　　◆ 可維護性較差 
　　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)過繁瑣的查找、測試方可找出原因。 
1.2 PLC控制系統(tǒng)改造的必要性 
　　隨著時間的推移，機器電氣部分老化嚴(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)對電氣系統(tǒng)進行改造顯得非常必要。 
　　我們認(rèn)為，不論是進口的PROTOS 70還是國產(chǎn)的ZJ17卷接機組，現(xiàn)用的電控系統(tǒng)技術(shù)是較落后的。ZJ17機組電控系統(tǒng)PLC技術(shù)改造很有必要，勢在必行。 
　　采用PLC控制技術(shù)具有以下優(yōu)勢： 
　　◆ 元器件數(shù)量大大減少 
　　一個 PLC模塊可實現(xiàn)很多元器件功能，元器件將減少140個以上，比例**過60%，絕大部分電子卡被取消； 
　　◆ 連接線及接點大大降低 
　　新系統(tǒng)的連接線總數(shù)約 500根，接點數(shù)量約1000個，原先需多個元器件組成的電路，在PLC中通過軟件實現(xiàn)，取消了中間接點，系統(tǒng)的可靠性大大提高，故障大大降低； 
　　◆ 可維護性增強 
　　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，能直觀顯示、維修非常方便； 
　　◆ 可與上位機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送及數(shù)據(jù)管理； 
　　◆ 可通過**互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程通訊及遠程診斷； 

1.3PLC控制系統(tǒng)改造系統(tǒng)簡介 
　　ZJ17 卷接機組 PLC 控制系統(tǒng)是由常德**機械有限責(zé)任公司和深圳市鴻捷源自動化系統(tǒng)有限公司聯(lián)合開發(fā)的，已經(jīng)在多家卷煙廠成功地應(yīng)用了一年以上的時間。
　　該系統(tǒng)采用德國西門子公司 s7-400系列PLC作為控制系統(tǒng)核心部分，輔以一體化工控機代替原有的控制系統(tǒng)，取消了原來絕大部分的電子箱，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性。同時具有如下優(yōu)點：
　　⑴采用**的 Profibus-DP現(xiàn)場工業(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, SRM重量控制系統(tǒng)和煙支檢測系統(tǒng)則通過CANBUS總線與HJY-1人機界面交互系統(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，**系統(tǒng)的安全可靠。較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。可以為引進新煙機做好技術(shù)儲備。 
　　⑵故障率低。由于 PLC控制器具有防震、防塵、抗干擾等優(yōu)點，所以大大地提高了系統(tǒng)性能，平均無故障時間可達十萬小時以上。 
　　⑶操作直觀、方便。全漢化的計算機界面，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，同時有故障顯示，報警功能。 
　　⑷維修方便。由于采用的都是**上通用的軟、硬件，便于工廠技術(shù)人員掌握，同時備品備件可在國內(nèi)選購，或由本公司協(xié)助采購。 
　　⑸增加數(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。 
　　⑹由于采用了高性能的工控計算機，能夠為生產(chǎn)車間的計算機化管理提供網(wǎng)絡(luò)接口。 
　　⑺PLC程序的設(shè)計完全按照原來邏輯線路的控制原理，并參考了PROTOS 1-8和PROTOS 90E的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，符合煙廠操作工的維護和使用習(xí)慣。根據(jù)用戶的要求可以將原來的溫控系統(tǒng)采用軟件PID控制。 
　　⑻針對邏輯線路板控制的 PROTOS 70或ZJ17卷接機組的PLC電控改造，現(xiàn)場的工作時間為7至10個工作日。 

◆ 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 卷接機組人機界面交互系統(tǒng) HJY-1 （ IT80 ）介紹 
　　用于替換原進口 PROTOS 70機組及國產(chǎn)ZJ17卷接機組中的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)進行人機對話的界面。 
　　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區(qū)域： 
　　界面*——標(biāo)題區(qū)：顯示報告編號、名稱、機器編號、運行狀態(tài)以及系統(tǒng)時間等信息。 
　　界面中間——報告區(qū)：顯示卷接機組的生產(chǎn)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，點擊相應(yīng)的菜單按鈕，顯示報告內(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。 
　　針對原 IT80控制系統(tǒng)的特點，并考慮到與原IT80系統(tǒng)的完全兼容，HJY-1采用德國西門子公司帶有觸摸屏的SIMATIC PANEL PC一體化工控機代替原控制系統(tǒng)。其優(yōu)點如下： 
　　⑴采用工業(yè)級的一體化工作站， 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。西門子工控機具有防震、防塵、抗干擾等優(yōu)點，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，重新設(shè)計了卷接機組的故障顯示系統(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。全漢化的計算機界面，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。 
　　⑸增加準(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。 
　　⑹增加機組的調(diào)試和運行參數(shù)設(shè)置菜單，并可按需要設(shè)置相應(yīng)的保護密碼。方便機組操作人員的使用和管理。 
　　⑺由于采用了高性能的工控計算機，能夠為生產(chǎn)車間的計算機化管理以及廠內(nèi)的 ERP系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和管理。還可通過**互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程通訊和遠程診斷，更好地為用戶服務(wù)。 
　　⑻在故障顯示畫面動態(tài)地指示各個檢測元器件的狀態(tài)，以及相應(yīng)的調(diào)整方法和元器件的型號說明； 
　　⑼增加隨機說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)用戶打開電器圖紙幫助文檔時，可以根據(jù)元器件的型號查找其所對應(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窗口顯示該元器件的型號和調(diào)試說明等內(nèi)容。



圖 1 HJY-1 外觀示意圖 

　　注：將原來的IT80改造為HJY-1型PROTOS 70卷接機組人機交互系統(tǒng)，現(xiàn)場工作時間小于一個小時！ 



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)采集實時顯示 



圖 7 動態(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)針對原 SRM 與重量控制有關(guān)的程序進行解讀，并完全按照其控制模式重新編程，采用 CAN-BUS 總線技術(shù)與上位機通訊，并采用 INTEL 公司的 C196 系列 16 位單片機作為主控制器，以更適應(yīng)當(dāng)前煙機技術(shù)的發(fā)展。
　　本系統(tǒng)充分利用了 C196 系列單片機的特點，用一個單片機實現(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)用大量開發(fā)軟件開發(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，顯示各種報告并接收各種設(shè)定參數(shù)。 
　　本系統(tǒng)具有以下特點： 
　　1、 重量計算更加精細，控制更加合理 ，分析原系統(tǒng)在核掃描器信號的讀取、補償、線性修正、數(shù)字濾波、重量換算等的處理方法；在重量計算、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、 改進了控制算法，增加了Fuzzy-PID算法，專家系統(tǒng)，對重量偏差進行修正。 可以對曾經(jīng)發(fā)生過的偏差事件有記憶和經(jīng)驗分析，帶有人工智能的 特性功能。提高了重量控制克服擾動的性能，收斂更快。較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、 整機設(shè)計時， 考慮了電氣連接和機械安裝的兼容性。 既可以與 PLC結(jié)合組成新一代的煙機控制系統(tǒng)，也可以直接取代老機器的SRM和IT80，實現(xiàn)老機組的技術(shù)改造。重新設(shè)計的接口可以方便地與多種系統(tǒng)相連，包括較新的微波掃描裝置。 
　　4、 設(shè)計結(jié)構(gòu)更為緊湊，可靠性大大提高。 由于集成度的提高，功耗大幅度下降，溫升下降，進一步提高了可靠性。新的重量控制系統(tǒng)體積相當(dāng)于老SRM的一半左右，而重量僅有老SRM的三分之一左右。 
　　5、 通信速率更高。 采用CANBUS總線時，較高通信速率可達12M bit/s。相比于老SRM與IT80之間9.6K bit/S的通信速率，系統(tǒng)的實時性更強。 
　　6、 對109報告進行改進 ，動態(tài)顯示煙支壓實端位置分布曲線圖，更加方便質(zhì)量的監(jiān)督和管理 。 



109 報告



　　7、 增加了 113報告，即偏差趨勢顯示報告。 以橫坐標(biāo)代表生產(chǎn)的煙支數(shù)量，縱坐標(biāo)代表重量偏差，動態(tài)的顯示所生產(chǎn)煙支的重量偏差。 



113 報告 

　　8、 增加了114報告，即偏差分布顯示報告。 本報告顯示了1萬支煙里各種重量偏差的煙支數(shù)量分布圖。采用移動平均的算法，每一千支煙刷新一次。 



114 報告 



　　9、 內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)功能，為企業(yè)的信息管理提供了堅實的基礎(chǔ)。 



圖 9 新型煙支重量控制系統(tǒng) 



　　注：將原來的 SRM 系統(tǒng)改造為新型煙支重量控制系統(tǒng)，現(xiàn)場工作時間小于一個小時！ 


四、檢測系統(tǒng)（適用于 PROTOS70 、 PASSIM7000 等） 
　　新型煙支檢測控制系統(tǒng)（ HJYCIS-N1 ）由我公司完全按照 PROTOS70 原型機的煙支檢測控制模式重新編程，采用 CANBUS 總線技術(shù)，并采用 INTEL 公司的 C196 系列 16 位單片機作為主控制器，以更適應(yīng)當(dāng)前煙機技術(shù)的發(fā)展。 
　　本設(shè)計充分利用了 C196 系列單片機的特點，用一個單片機實現(xiàn)所有得控制功能，包括松頭檢測、漏氣檢測、 OTIS 外觀檢測等等。 
　　應(yīng)用大量開發(fā)軟件開發(fā)適合煙支檢測控制系統(tǒng)的 CANBUS 總線模塊，使 HJYCIS 煙支檢測系統(tǒng)可以與 CANBUS 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，顯示各種報告并接收各種設(shè)定參數(shù)。 







HJYCIS-N1煙支檢測系統(tǒng) 


本系統(tǒng)具有以下特點： 
◆ 控制更加準(zhǔn)確 ，由于采用了高性能的單片機（ C196）及高速數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等**技術(shù)，使得在卷煙機以每分鐘7000支運行的時候能夠完成對每支煙80次的采樣；相比于原來的10次采樣大大提高了采樣的次數(shù)，提高了采樣精度并降低了控制的偶然性，能夠更加準(zhǔn)確的進行控制； 
◆ 優(yōu)化松頭和漏氣檢測， 原來的煙支檢測采用 I 2 C總線與面板通信，很容易影響到松頭和漏氣的檢測，而HJYCIS-N1采用**CANBUS總線通信（較高通信速率能夠達到12Mbit/S）,完全杜絕了通信對檢測的影響； 
◆ 增加高速剔廢閥好壞的檢測， 由于采用了自主設(shè)計的軟硬件，針對在生產(chǎn)運行中經(jīng)常出現(xiàn)的高速剔廢閥失效進行判斷，避免了因為剔廢閥工作不正常而造成的對有缺陷煙支的漏剔現(xiàn)象； 
◆ 調(diào)試方便， 通過 CANBUS總線將上位機（HJY-1）與HJYCIS-N1通信，所有的參數(shù)設(shè)置和調(diào)試均采用全圖形化界面在HJY-1人機交互系統(tǒng)中完成。由于較高的通信速率（較高可達12Mbit/S）,操作人員可以在HJY-1人機交互系統(tǒng)中觀察到漏氣傳感器、空頭傳感器和OTIS傳感器的實時波形，并通過控制移位脈沖更精確的選擇采樣點，從而提高控制精度； 





CIS 控制參數(shù) 



圖形調(diào)試系統(tǒng) - 松頭調(diào)試 




圖形調(diào)試系統(tǒng) - 漏氣調(diào)試 

◆ 接線簡單方便， 采用壓接端子替換原來的接插件，使得更換元器件更加方便，模塊式的安裝也大大方便了現(xiàn)場的改造。 
　　注：將原來的 SRM 系統(tǒng)改造為新型煙支重量控制系統(tǒng)，現(xiàn)場工作時間小于一個小時！

    恒豐興業(yè)科技有限公司致力于中國**機械自動化控制技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用，是集研發(fā)、生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)、貿(mào)易于一體的技術(shù)創(chuàng)新型股份公司。

    公司目前匯聚了一批既熟悉中國**設(shè)備工藝流程，又能熟練運用當(dāng)今世界較**控制技術(shù)的工學(xué)學(xué)士、碩士、博士等專業(yè)技術(shù)人員。公司地處武漢“中國光谷”**地帶，交通便利，周邊高校林立，具有快捷的貨物運輸通道和良好的知識氛圍。

    我們始終密切關(guān)注著國外煙機制造廠商新技術(shù)的應(yīng)用和新產(chǎn)品的推出。我們將不斷消化吸收，把國外較新煙機控制新技術(shù)在國內(nèi)推廣應(yīng)用。

    公司本著“誠信互利”的宗旨，以靈活的經(jīng)營體制、眾多的專業(yè)人才，“開拓、求實、創(chuàng)新”的企業(yè)精神，真正做到想用戶之所想，急用戶之所急，力爭為廣大用戶提供及時*的服務(wù)。