造纸法再造烟叶生产线监控系统设计wincc子系统
传统的烟草制造技术工艺粗糙，资源利用率较低，不能够适应巨大的市场需求，且废料的不当处理将会对环境造成极大的负面影响。造纸法再造烟叶是指在烟草薄片制造的过程中，利用造纸法对生产原料进行一定比例的混合，通过人工干预改变烟草原料的物理以及化学特征。本文在分析造纸法再造烟叶生产工艺的基础上，基于PLC、WinCC组态、APP客户端提出了造纸法再造烟叶生产监控系统设计方案，利用WinCC组态软件设计了用户登录、参数设置、报警处理、事件记录、OPC服务器、生产过程监控等功能模块，解决了上位机与现场PLC间的实时通讯以及生产线的监控；同时WinCC上位机兼具OPC?Server功能，通过OPC?UA接口建立与APP客户端的数据通讯，实现移动监控。调试仿真结果表明，系统基本达到了预期的监控要求。关键词 造纸法再造烟叶，WinCC，监控系统，PLC，OPC Server
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的主要研究内容 2
2 工艺流程分析 2
2.1 前处理阶段工艺分析 3
2.2 浸提段工艺分析 3
2.3 浓缩段工艺分析 3
2.4 制浆段工艺分析 4
2.5抄造段工艺分析 4
2.6完成段工艺分析 4
3系统设计方案 5
3.1系统总体设计方案 5
3.2通讯模块的选择 6
3.3 WinCC的版本选择 6
4 WinCC 组态软件相关知识 6
4.1 WinCC基本系统构成和选件 7
4.2 WinCC V7.3的新特性 7
5监控系统具体设计 7
5.1 建立项目 7
5.2 组态项目 7
5.3 系统具体功能模块设计 11
6 仿真调试 20
6.1 监控系统调试调试概述 20
6.2 WinCC与PLC之间的联合调试 20
6.3 WinCC和手机APP之间的联合调试 24
结 论 26
致 谢 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
参考文献 28
1 绪论
1.1课题研究背景及意义
吸食烟草对人体的健康是无益的。但是香烟已然成为了一种生活元素，与我们的生活紧紧地联系在了一起，同时烟草行业对国民经济做出了不可替代的贡献。
烟草薄片学名为再造烟叶，本文主要研究对象是造纸法再造烟叶，它指的是在烟草薄片制造的过程中，利用造纸的方法对生产原料进行一定比例的混合，同时掺兑一定量的香料与其他秘制配料，通过人工操作改变烟草原料的物理以及化学特征[1]。利用造纸法进行烟叶生产，可以显著地降低烟草中的有害物质的含量，延缓香烟燃烧速度，增厚香烟的香醇，提高吸食口感，同时降低对人体以及环境的危害。造纸法再造烟叶技术涉及电子、电气、化工、制药、造纸等诸多领域，是众多先进技术的集合，而且这项技术以原生烟草废料为原料，实现了烟草资源的再利用，具有重大的社会以及环境效益。
随着时代的进步与社会的发展，以及工业生产当中自动化技术的广泛运用，再造烟叶的市场需求越来越大，传统的再造烟叶生产线已很难满足日益渐长的需求量。烟草行业的存在意义相对特殊，其对社会影响及生态的影响不可忽视，其中对烟草原料的处理更是受到诸多生产厂家及环保机构的重视，所以对烟草原料的高度利用以及烟草废料的再利用日益受到重视。然而传统的生产线生产效率低下，人力成本较高，对烟草资源的利用率不尽人意，废料污染问题也日益严重，因此，再造烟叶生产线的升级换代将是烟草行业未来发展过程中的必经环节。
1.2国内外研究现状和发展趋势
国外的再造烟叶技术研究相对国内历史悠久，技术相对成熟，自上世纪五十年代以来，国外烟草行业就已开始重视对烟草降焦减害问题的研究，经过众多研究人员的努力，造纸法再造烟叶技术就此诞生。自上世纪九十年代以来，欧洲一些国家制定了更加严格的烟草生产标准，欧洲的烟草行业开启了新一轮的技术革命，目前，欧美国家的卷烟产品中掺入再造烟叶的平均比例已经超过了25%[2]，个别品牌的卷烟产品已开始100%使用再造烟叶。现如今欧美国家的再造烟叶技术已经相当成熟，生产线自动化的程度很高，并且这些企业正在积极转型，向着集约、高效的方向进一步发展。
反观国内，再造烟叶技术也只是本世纪初才开始在烟草行业进行小规模运用。目前我国烟草行业中能够高效运用这项技术的厂家屈指可数，拥有精密且高度自动化生产线的更是寥寥无几。关键原因是直接从国外引进相关技术和配套设备，自主创新程度不高，关键的工艺技术都被国外公司掌握。因此大力发展再造烟叶自动化工程项目，提高再造烟叶生产线关键工艺技术水平以及生产线的自动化程度，争取在短时间内建成属于自己的先进的再造烟叶生产线[2]，将是我国烟草行业在未来发展中的必经之路。
1.3本课题的主要研究内容
造纸法再造烟叶生产线监控系统主要包含三个子系统：PLC子系统、WinCC子系统、APP子系统。整条生产线的自动控制由现场PLC实现，而对生产线的的各个工艺节点以及各种工艺设备的监控则由WinCC来完成，WinCC子系统包含用户登录、参数设置、通讯、生产线监控、报警处理和事件记录等模块，以及各种工艺流程的具体画面，同时WinCC子系统利用OPC服务器实现和移动设备之间的信息交互，操作人员可以在生产线之外获取生产线的相关信息，从而实现远程监控。
本课题主要承担的工作：
(1) 进一步了解造纸法再造烟叶的生产工艺流程，分析加工过程中的关键质量指标，制定最合适的控制方案。
(2) 根据生产工艺提出明确地控制要求。
(3) 采用WinCC作为上位机开发监控系统的画面，主要包括登录界面、各个工艺流程的监控画面、趋势演示图，同时开发出报警以及报表系统。
(4) 创建通讯模块，建立和现场PLC的通讯。利用OPC服务器，选择合适的通讯协议，实现和移动设备的互联互通。
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的主要研究内容 2
2 工艺流程分析 2
2.1 前处理阶段工艺分析 3
2.2 浸提段工艺分析 3
2.3 浓缩段工艺分析 3
2.4 制浆段工艺分析 4
2.5抄造段工艺分析 4
2.6完成段工艺分析 4
3系统设计方案 5
3.1系统总体设计方案 5
3.2通讯模块的选择 6
3.3 WinCC的版本选择 6
4 WinCC 组态软件相关知识 6
4.1 WinCC基本系统构成和选件 7
4.2 WinCC V7.3的新特性 7
5监控系统具体设计 7
5.1 建立项目 7
5.2 组态项目 7
5.3 系统具体功能模块设计 11
6 仿真调试 20
6.1 监控系统调试调试概述 20
6.2 WinCC与PLC之间的联合调试 20
6.3 WinCC和手机APP之间的联合调试 24
结 论 26
致 谢 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
参考文献 28
1 绪论
1.1课题研究背景及意义
吸食烟草对人体的健康是无益的。但是香烟已然成为了一种生活元素，与我们的生活紧紧地联系在了一起，同时烟草行业对国民经济做出了不可替代的贡献。
烟草薄片学名为再造烟叶，本文主要研究对象是造纸法再造烟叶，它指的是在烟草薄片制造的过程中，利用造纸的方法对生产原料进行一定比例的混合，同时掺兑一定量的香料与其他秘制配料，通过人工操作改变烟草原料的物理以及化学特征[1]。利用造纸法进行烟叶生产，可以显著地降低烟草中的有害物质的含量，延缓香烟燃烧速度，增厚香烟的香醇，提高吸食口感，同时降低对人体以及环境的危害。造纸法再造烟叶技术涉及电子、电气、化工、制药、造纸等诸多领域，是众多先进技术的集合，而且这项技术以原生烟草废料为原料，实现了烟草资源的再利用，具有重大的社会以及环境效益。
随着时代的进步与社会的发展，以及工业生产当中自动化技术的广泛运用，再造烟叶的市场需求越来越大，传统的再造烟叶生产线已很难满足日益渐长的需求量。烟草行业的存在意义相对特殊，其对社会影响及生态的影响不可忽视，其中对烟草原料的处理更是受到诸多生产厂家及环保机构的重视，所以对烟草原料的高度利用以及烟草废料的再利用日益受到重视。然而传统的生产线生产效率低下，人力成本较高，对烟草资源的利用率不尽人意，废料污染问题也日益严重，因此，再造烟叶生产线的升级换代将是烟草行业未来发展过程中的必经环节。
1.2国内外研究现状和发展趋势
国外的再造烟叶技术研究相对国内历史悠久，技术相对成熟，自上世纪五十年代以来，国外烟草行业就已开始重视对烟草降焦减害问题的研究，经过众多研究人员的努力，造纸法再造烟叶技术就此诞生。自上世纪九十年代以来，欧洲一些国家制定了更加严格的烟草生产标准，欧洲的烟草行业开启了新一轮的技术革命，目前，欧美国家的卷烟产品中掺入再造烟叶的平均比例已经超过了25%[2]，个别品牌的卷烟产品已开始100%使用再造烟叶。现如今欧美国家的再造烟叶技术已经相当成熟，生产线自动化的程度很高，并且这些企业正在积极转型，向着集约、高效的方向进一步发展。
反观国内，再造烟叶技术也只是本世纪初才开始在烟草行业进行小规模运用。目前我国烟草行业中能够高效运用这项技术的厂家屈指可数，拥有精密且高度自动化生产线的更是寥寥无几。关键原因是直接从国外引进相关技术和配套设备，自主创新程度不高，关键的工艺技术都被国外公司掌握。因此大力发展再造烟叶自动化工程项目，提高再造烟叶生产线关键工艺技术水平以及生产线的自动化程度，争取在短时间内建成属于自己的先进的再造烟叶生产线[2]，将是我国烟草行业在未来发展中的必经之路。
1.3本课题的主要研究内容
造纸法再造烟叶生产线监控系统主要包含三个子系统：PLC子系统、WinCC子系统、APP子系统。整条生产线的自动控制由现场PLC实现，而对生产线的的各个工艺节点以及各种工艺设备的监控则由WinCC来完成，WinCC子系统包含用户登录、参数设置、通讯、生产线监控、报警处理和事件记录等模块，以及各种工艺流程的具体画面，同时WinCC子系统利用OPC服务器实现和移动设备之间的信息交互，操作人员可以在生产线之外获取生产线的相关信息，从而实现远程监控。
本课题主要承担的工作：
(1) 进一步了解造纸法再造烟叶的生产工艺流程，分析加工过程中的关键质量指标，制定最合适的控制方案。
(2) 根据生产工艺提出明确地控制要求。
(3) 采用WinCC作为上位机开发监控系统的画面，主要包括登录界面、各个工艺流程的监控画面、趋势演示图，同时开发出报警以及报表系统。
(4) 创建通讯模块，建立和现场PLC的通讯。利用OPC服务器，选择合适的通讯协议，实现和移动设备的互联互通。
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