造纸法再造烟叶生产线监控系统设计plc子系统
随着社会的快速发展，传统烟叶生产技术因其原料利用率较低、能耗大、且污染环境等问题，已日益受到业界的广泛关注。利用先进的造纸法再造烟叶生产工艺改造传统烟叶生产已成为烟草行业的必然趋势。该工艺通过烟梗、烟叶等原料并掺兑香料制造成“再造烟叶”，此方法能人为地改变烟卷的理化特性，进而降低其中的焦油含量，从源头上减少吸烟产生的有害物质。本文在分析造纸法再造烟叶生产工艺基础上，基于S7-300 PLC、WINCC、APP客户端提出了再造烟叶生产线监控系统设计方案，实现系统过程信息的采集、各执行机构的控制、相关控制策略的设计、故障报警、操作模式的切换以及与WINCC系统的通信等。仿真运行表明，系统达到了预期的控制要求。关键词 造纸法再造烟叶，监控系统，生产工艺，PLC，WINCC通信
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3造纸法再造烟叶的特点 2
1.4课题的研究内容 2
2 工艺流程介绍 3
2.1造纸法薄片制造基本原理 3
2.2造纸法薄片主要原料 3
2.3再造烟叶的配方与技术指标 3
2.4再造烟叶生产工艺流程 4
2.4.1前处理段工艺流程 4
2.4.2制浆段工艺流程 6
2.4.3后处理段工艺流程 6
3 系统总体设计 7
3.1系统设计概述 7
3.2系统设计方案 8
4 系统硬件设计 9
4.1 PLC的定义 9
4.2 PLC的特点 9
4.3 PLC的工作原理 9
4.4 PLC和各模块选型 10
4.5 组态I/O接口分配表 11
4.6 PLC部分电气线路设计 14
4.7 系统电气接线设计 16
5 控制系统软件设计 11
5.1 PLC编程软件 16
5.2创建一个新的文件 16
5.3 PLC的仿真调试 20
结论 22
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
23
参考文献 24
1 绪论
造纸法再造烟叶生产技术源自美国，是一项绿色环保和增加社会经济效益的高新技术，它是国内外公认的最好的再造烟叶技术。造纸法再造烟叶不但可以充分利用烟草生产过程中的“下脚料”，而且还可在卷烟中添加再造烟叶，节省原材料，显著地减少卷烟中焦油、尼古丁、一氧化碳等有害物质的含量。它是我国当前造烟技术的重中之重［1］。
1.1 课题研究的背景与意义
当今国际卷烟行业中，烟草薄片越来越成为卷烟工业原料中不可缺少的一环，并作为商品出现在烟草市场。对于它的发展，起初人们只是从废物利用这个角度考虑，而今天的薄片证明了它的功能远远不止这些。它对于提高烟草制品的内在质量，改变烟气成份，降低焦油含量，节省烟丝的用量，起着十分重要的作用。
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增长的需求量，所以对传统再造烟叶生产线的改造已刻不容缓。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具有重大的社会以及环境意义。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如人意，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
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，生产线自动化程度高，［3］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。因此大力发展造纸法再造烟叶技术，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造纸法再造烟叶的特点
（1）物理机械性能及可加工性好 抗张强度比辊压法再造烟叶要高，造纸法再造烟叶的生产工艺对于烟草的利用率高；
（2）可以人为的加入香草来提高烟草质量；
（3）焦油量低，造纸法再造烟叶密度小、填充能力强、组织结构疏松，所以燃烧性能好；
（4）便于运输和贮存；
（5）造纸法再造烟叶生产工艺是在闭合回路中进行的，所以水循环利用率高，可有效减少水资源的消耗，且污水排放少，环境污染小；
（6）纸法再造烟叶的机器占地面积小，占用的土地资源少。
1.4课题的研究内容
造纸法再造烟叶生产线监控系统主要包含APP、WINCC和PLC三个子系统。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，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。
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1 绪论 1
1.1课题研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3造纸法再造烟叶的特点 2
1.4课题的研究内容 2
2 工艺流程介绍 3
2.1造纸法薄片制造基本原理 3
2.2造纸法薄片主要原料 3
2.3再造烟叶的配方与技术指标 3
2.4再造烟叶生产工艺流程 4
2.4.1前处理段工艺流程 4
2.4.2制浆段工艺流程 6
2.4.3后处理段工艺流程 6
3 系统总体设计 7
3.1系统设计概述 7
3.2系统设计方案 8
4 系统硬件设计 9
4.1 PLC的定义 9
4.2 PLC的特点 9
4.3 PLC的工作原理 9
4.4 PLC和各模块选型 10
4.5 组态I/O接口分配表 11
4.6 PLC部分电气线路设计 14
4.7 系统电气接线设计 16
5 控制系统软件设计 11
5.1 PLC编程软件 16
5.2创建一个新的文件 16
5.3 PLC的仿真调试 20
结论 22
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参考文献 24
1 绪论
造纸法再造烟叶生产技术源自美国，是一项绿色环保和增加社会经济效益的高新技术，它是国内外公认的最好的再造烟叶技术。造纸法再造烟叶不但可以充分利用烟草生产过程中的“下脚料”，而且还可在卷烟中添加再造烟叶，节省原材料，显著地减少卷烟中焦油、尼古丁、一氧化碳等有害物质的含量。它是我国当前造烟技术的重中之重［1］。
1.1 课题研究的背景与意义
当今国际卷烟行业中，烟草薄片越来越成为卷烟工业原料中不可缺少的一环，并作为商品出现在烟草市场。对于它的发展，起初人们只是从废物利用这个角度考虑，而今天的薄片证明了它的功能远远不止这些。它对于提高烟草制品的内在质量，改变烟气成份，降低焦油含量，节省烟丝的用量，起着十分重要的作用。
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增长的需求量，所以对传统再造烟叶生产线的改造已刻不容缓。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具有重大的社会以及环境意义。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如人意，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
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，生产线自动化程度高，［3］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。因此大力发展造纸法再造烟叶技术，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造纸法再造烟叶的特点
（1）物理机械性能及可加工性好 抗张强度比辊压法再造烟叶要高，造纸法再造烟叶的生产工艺对于烟草的利用率高；
（2）可以人为的加入香草来提高烟草质量；
（3）焦油量低，造纸法再造烟叶密度小、填充能力强、组织结构疏松，所以燃烧性能好；
（4）便于运输和贮存；
（5）造纸法再造烟叶生产工艺是在闭合回路中进行的，所以水循环利用率高，可有效减少水资源的消耗，且污水排放少，环境污染小；
（6）纸法再造烟叶的机器占地面积小，占用的土地资源少。
1.4课题的研究内容
造纸法再造烟叶生产线监控系统主要包含APP、WINCC和PLC三个子系统。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，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。
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