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【摘要】某卷烟厂整个风力送丝系统由一、二、三车间三个各自独立的部份及管控模式构成，由于原风量平衡系统没有建立风送系统车间级信息交换平台，使得二、三车间不能实现生产信息的互通造成系统出现问题时常出现处理不及时而影响生产的情况，同时这也会此造成大量的能源浪费。本文针对这些问题，在原设计没有的基础上，通过在二车间生产现场增加一台能上网的人机接口设备（西门子MP370触摸屏）和对系统重新组态及进行风量平衡程序设计编写，建立了车间级的风送系统通信平台，这不但加强了各车间的数据的有效通讯，而且提高了设备运行效率，保证了产品生产质量。
【关键词】风力送丝系统;PROFIBUS网络;MP370触摸屏;STEP 7;PROTOOL;组态
Astract：The air speed control system consists of three independent parts and management control module in 1st、2nd、3rd wokshop.Because the original Airflow balance system of Baoying does not set up information exchange platform of air supply system for workshop，the 2nd and 3rd wokshop can’t share production information with each other.This situation makes it impossible to solve problems in time，which often caused production delay and energy waste.Based on the original design，we established information platform of shop floor air supply system to improve efficiency of the equipment and ensure product quality.
Keyworks：Air Speed Control System;PROFIBUS netwok;MP370 touch screen; Step 7;PROTOOL;configuration
一、引言
工业控制网络已经成为现代工业控制系统不可缺少的重要组成部分，从计算机、PLC到现场的I/O设备、驱动设备和人机界面，网络通讯是工业控制网络重要的核心部分。目前，PROFIBUS是应用最广的工业现场控制总线之一，随着网络控制系统越来越进步，PROFIBUS这一开放型的工业现场控制总线也被深入的用于分布式I/O系统、传动装置、PLC和基于PC（个人计算机）的自动化系统，结合STEP 7;PROTOOL等工控软件的应用，为进一步发挥其工业控制通讯提供了广阔的平台。
对于卷烟厂而言其整个风力送丝系统由一、二、三车间三个各自独立的设备及相关管控模式构成。在设备技术信息上，由于三车间风量平衡系统控制触摸屏设在三车间除尘房，而大量的设备管路、平衡阀、流量调节阀、压差流量计均分布于二车间现场。在服务的提供方（三车间）与使用方（二车间）之间没有建立信息通道，因此会出现三车间不能得到二车间两条风送线卷制设备的启停信息，系统最终用户（二车间）又不能掌握风量平衡系统基础运行信息如风速、故障信息、补风阀开度、管道调节阀开度等情况。所述以上情况容易造成以下几个问题：（1）二、三车间关联设备不能互通生产信息，系统最终用户不能掌握系统运行信息，在出现供丝不足时解决问题相对滞后;（2）三车间不能得到二车间卷制设备的启停信息，因此经常存在无风送任务的情况下，三车间风送线设备空运行，造成大量能源浪费、设备空转的情况;（3）三车间维护、维修设备时，其系统控制端位于三车间除尘房，在维护维修时也得不到设备运行信息，造成维保处理效率较低。因此，针对该卷烟厂风力送丝在服务方（三车间）与使用方（二车间）之间没有构筑通信平台，不能互传设备信息及生产信息的问题，本文提出了一个可行的系统设计方案，通过实践该方案可以有效的解决上述问题，提高了系统的运行效率保证了产品的生产质量。
二、基于PROFIBUS网络人机控制信息交换平台设计的实现
通过对问题的分析，利用该系统在二三车间生产现场已分布有PROFIBUS网络的特性，在二车间生产现场增加一台能上网的人机接口设备（西门子MP370触摸屏），通过设计触摸屏组态及风量平衡主机程序，使之能将风量平衡系统关键数据及运行信息传送到二车间，二车间又能利用该设备将现场生产信息传递给三车间，三车间再利用二车间提供的信息组织开机，提高了设备运行效率、降低了能源消耗，建立了车间级的风送系统通信平台，提高了设备运行效率，保证了产品质量，并具有一定的行业推广性。
1.系统设计
利用风量平衡系统在二三车间生产现场已分布有PROFIBUS网络的特性，在二车间生产现场增加一台可以实现互联的人机接口设备（西门子MP370触摸屏），然后对系统重新组态及设计编写风量平衡程序实现系统所需功能。具体为：（1）调查网络结构及系统结构。（2）重新对网络硬件组态，更改屏内设站址设置，将新增MP370触摸屏挂到PROFIBUS网络上。（3）通过PROTOOL CS软件重新编写系统触摸屏内设组态，编制新增触摸屏内设组态。（4）编写三车间除尘房风量平衡主站控制程序。（5）在三车间控制端增加声光报警。
2.系统实现
（1）进行设备网络重构
如图1所示，风量平衡是由西门子S7-300系统组成控制主站，利用建立在RS485标准基础（H2）上的通用现场总线PROFIBUS-DP协议（IEC61158、主要用于单元级现场通信），组成现场分布式控制网络，网络上任一设备均周期性的与主站交换信息，以完成控制任务，MP370站址设在屏内为5号站？（HMI）。 图1 改造前设备网络组成及系统结构图
（2）将新增MP370触摸屏挂接PROFIBUS网络
利用已分布于二车间现场的PRIFIBUS网络，在网络所经回路所有节点位置寻找出利于安装新屏的位置，在网络上将原网络终端电阻切换到OFF，并在原网络末端接上一段新的PRIFIBUS网线，于立柱上安装小型控制箱及新增触屏所用稳压电源。系统软件连接如下：
1）更改后的Hardware组态必须通过STEP 7软件，连接风量平衡PLC后，再下载到可编程控制器中，这样当系统重启后，系统才能正确识别新增8号站。
2）更改5号站触摸屏组态及在风量平衡系统中添加8号站触摸屏，通过STEP7软件更改后的网络结构图如图2所示。
图2 改造后系统结构图
3）利用PROTOOL CS修改MP370内部站址设定，并连同新编组态下传，确保不发生硬件冲突。如图3所示。
图3 修改MP370内部站址设定
（3）对系统触摸屏内设组态，编制新增触摸屏内设组态
利用PROTOOL CS对触摸屏组态并添加二车间通知A线及通知B线开机信息，同时对新加信息定义程序内部变量，组态图如图4所示。
图4 组态图1
为防止与三车间控制部份产生冲突，从安全角度考虑，该组态图只有主画面及报警画面可用。同时对所有新增按钮定义内部变量。如图5所示：
图5 组态图2
（4）设计编写三车间除尘房风量平衡主站控制程序
如图6所示程序配合新编组态使用，当二车间A线或B线机组要生产前，在触摸屏上按下对应生产线按钮后，除三车间5号站会有对应信息显示外，其输出点Q0.6会有持续3秒钟的电压输出。
图6 运行程序
当二车间生产结束后，在8号站上按下对应生产线停止按钮，通知三车间停止对应风量平衡线的运行。三车间5号站上对应开机信息变为绿色，如图7所示。
图7 运行程序
（5）在三车间控制端增加声光报警
在风量平衡主控柜上添加报警电路及复位按钮，当二车间通知对应风量平衡线启动时，不仅5号站对应状态显示会变为绿色，新增报警铃会发出报警声，提醒风量平衡系统值班人员启动对应生产线。
3.系统运行效果分析
系统设计完成投入运行以来，二、三车间建立在同一系统上的设备已能互通生产信息，已具备消除三车间风送线设备空运行，造成大量能源浪费的能力。二车间已能在生产中随时掌握系统基础运行信息，从而能及时找到问题关键点，使问题在第一时间得到处理。
三、结论
通过认真的分析风量平衡系统原理，并在此基础上通过加入西门子MP370触摸屏并利用PROTOOL等进行组态编程，开发出基于自动化系统的通信平台，该通信平台不但消除了三车间风送线设备空运行造成的大量能源浪费的能力，而且也对三车间的系统维护、维修创造了极大的便利，具有较大的实用性和推广价值。
参考文献
[1]廖常初主编.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]西门子公司.protool中文参考手册[S].2006.
[3]廖常初主编.西门子工业通讯网络组态编程与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2009.
作者简介：安禹晖（1972—），男，河南禹州人，大学本科，助理工程师，现供职于贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂，主要从事电气设备控制及其管理工作。
【关键词】风力送丝系统;PROFIBUS网络;MP370触摸屏;STEP 7;PROTOOL;组态
Astract：The air speed control system consists of three independent parts and management control module in 1st、2nd、3rd wokshop.Because the original Airflow balance system of Baoying does not set up information exchange platform of air supply system for workshop，the 2nd and 3rd wokshop can’t share production information with each other.This situation makes it impossible to solve problems in time，which often caused production delay and energy waste.Based on the original design，we established information platform of shop floor air supply system to improve efficiency of the equipment and ensure product quality.
Keyworks：Air Speed Control System;PROFIBUS netwok;MP370 touch screen; Step 7;PROTOOL;configuration
一、引言
工业控制网络已经成为现代工业控制系统不可缺少的重要组成部分，从计算机、PLC到现场的I/O设备、驱动设备和人机界面，网络通讯是工业控制网络重要的核心部分。目前，PROFIBUS是应用最广的工业现场控制总线之一，随着网络控制系统越来越进步，PROFIBUS这一开放型的工业现场控制总线也被深入的用于分布式I/O系统、传动装置、PLC和基于PC（个人计算机）的自动化系统，结合STEP 7;PROTOOL等工控软件的应用，为进一步发挥其工业控制通讯提供了广阔的平台。
对于卷烟厂而言其整个风力送丝系统由一、二、三车间三个各自独立的设备及相关管控模式构成。在设备技术信息上，由于三车间风量平衡系统控制触摸屏设在三车间除尘房，而大量的设备管路、平衡阀、流量调节阀、压差流量计均分布于二车间现场。在服务的提供方（三车间）与使用方（二车间）之间没有建立信息通道，因此会出现三车间不能得到二车间两条风送线卷制设备的启停信息，系统最终用户（二车间）又不能掌握风量平衡系统基础运行信息如风速、故障信息、补风阀开度、管道调节阀开度等情况。所述以上情况容易造成以下几个问题：（1）二、三车间关联设备不能互通生产信息，系统最终用户不能掌握系统运行信息，在出现供丝不足时解决问题相对滞后;（2）三车间不能得到二车间卷制设备的启停信息，因此经常存在无风送任务的情况下，三车间风送线设备空运行，造成大量能源浪费、设备空转的情况;（3）三车间维护、维修设备时，其系统控制端位于三车间除尘房，在维护维修时也得不到设备运行信息，造成维保处理效率较低。因此，针对该卷烟厂风力送丝在服务方（三车间）与使用方（二车间）之间没有构筑通信平台，不能互传设备信息及生产信息的问题，本文提出了一个可行的系统设计方案，通过实践该方案可以有效的解决上述问题，提高了系统的运行效率保证了产品的生产质量。
二、基于PROFIBUS网络人机控制信息交换平台设计的实现
通过对问题的分析，利用该系统在二三车间生产现场已分布有PROFIBUS网络的特性，在二车间生产现场增加一台能上网的人机接口设备（西门子MP370触摸屏），通过设计触摸屏组态及风量平衡主机程序，使之能将风量平衡系统关键数据及运行信息传送到二车间，二车间又能利用该设备将现场生产信息传递给三车间，三车间再利用二车间提供的信息组织开机，提高了设备运行效率、降低了能源消耗，建立了车间级的风送系统通信平台，提高了设备运行效率，保证了产品质量，并具有一定的行业推广性。
1.系统设计
利用风量平衡系统在二三车间生产现场已分布有PROFIBUS网络的特性，在二车间生产现场增加一台可以实现互联的人机接口设备（西门子MP370触摸屏），然后对系统重新组态及设计编写风量平衡程序实现系统所需功能。具体为：（1）调查网络结构及系统结构。（2）重新对网络硬件组态，更改屏内设站址设置，将新增MP370触摸屏挂到PROFIBUS网络上。（3）通过PROTOOL CS软件重新编写系统触摸屏内设组态，编制新增触摸屏内设组态。（4）编写三车间除尘房风量平衡主站控制程序。（5）在三车间控制端增加声光报警。
2.系统实现
（1）进行设备网络重构
如图1所示，风量平衡是由西门子S7-300系统组成控制主站，利用建立在RS485标准基础（H2）上的通用现场总线PROFIBUS-DP协议（IEC61158、主要用于单元级现场通信），组成现场分布式控制网络，网络上任一设备均周期性的与主站交换信息，以完成控制任务，MP370站址设在屏内为5号站？（HMI）。 图1 改造前设备网络组成及系统结构图
（2）将新增MP370触摸屏挂接PROFIBUS网络
利用已分布于二车间现场的PRIFIBUS网络，在网络所经回路所有节点位置寻找出利于安装新屏的位置，在网络上将原网络终端电阻切换到OFF，并在原网络末端接上一段新的PRIFIBUS网线，于立柱上安装小型控制箱及新增触屏所用稳压电源。系统软件连接如下：
1）更改后的Hardware组态必须通过STEP 7软件，连接风量平衡PLC后，再下载到可编程控制器中，这样当系统重启后，系统才能正确识别新增8号站。
2）更改5号站触摸屏组态及在风量平衡系统中添加8号站触摸屏，通过STEP7软件更改后的网络结构图如图2所示。
图2 改造后系统结构图
3）利用PROTOOL CS修改MP370内部站址设定，并连同新编组态下传，确保不发生硬件冲突。如图3所示。
图3 修改MP370内部站址设定
（3）对系统触摸屏内设组态，编制新增触摸屏内设组态
利用PROTOOL CS对触摸屏组态并添加二车间通知A线及通知B线开机信息，同时对新加信息定义程序内部变量，组态图如图4所示。
图4 组态图1
为防止与三车间控制部份产生冲突，从安全角度考虑，该组态图只有主画面及报警画面可用。同时对所有新增按钮定义内部变量。如图5所示：
图5 组态图2
（4）设计编写三车间除尘房风量平衡主站控制程序
如图6所示程序配合新编组态使用，当二车间A线或B线机组要生产前，在触摸屏上按下对应生产线按钮后，除三车间5号站会有对应信息显示外，其输出点Q0.6会有持续3秒钟的电压输出。
图6 运行程序
当二车间生产结束后，在8号站上按下对应生产线停止按钮，通知三车间停止对应风量平衡线的运行。三车间5号站上对应开机信息变为绿色，如图7所示。
图7 运行程序
（5）在三车间控制端增加声光报警
在风量平衡主控柜上添加报警电路及复位按钮，当二车间通知对应风量平衡线启动时，不仅5号站对应状态显示会变为绿色，新增报警铃会发出报警声，提醒风量平衡系统值班人员启动对应生产线。
3.系统运行效果分析
系统设计完成投入运行以来，二、三车间建立在同一系统上的设备已能互通生产信息，已具备消除三车间风送线设备空运行，造成大量能源浪费的能力。二车间已能在生产中随时掌握系统基础运行信息，从而能及时找到问题关键点，使问题在第一时间得到处理。
三、结论
通过认真的分析风量平衡系统原理，并在此基础上通过加入西门子MP370触摸屏并利用PROTOOL等进行组态编程，开发出基于自动化系统的通信平台，该通信平台不但消除了三车间风送线设备空运行造成的大量能源浪费的能力，而且也对三车间的系统维护、维修创造了极大的便利，具有较大的实用性和推广价值。
参考文献
[1]廖常初主编.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]西门子公司.protool中文参考手册[S].2006.
[3]廖常初主编.西门子工业通讯网络组态编程与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2009.
作者简介：安禹晖（1972—），男，河南禹州人，大学本科，助理工程师，现供职于贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂，主要从事电气设备控制及其管理工作。