卷烟厂制丝生产线润叶加水控制系统的wincc监控软件设计
本文首先对淮阴卷烟厂润叶加水设备以及工作原理进行了介绍，然后对其发展方向和加工方法进行重点分析，主要内容如下：通过PID控制，在加水环节实现闭环控制，使得被控变量能够要生产要求的范围内变动。使用WinCC作为人机界面是本文的重中之重。使用工控机控制，优化设备使用率，大幅度的提升生产效率。
关键词 闭环控制，WinCC，人机界面
目 录
1 绪论 1
1.1 润叶加水系统的研究背景 1
1.2 淮阴卷烟厂制丝润叶加水系统及其现状 1
1.3 润叶加水系统的研究意义 2
1.4 本文主要研究内容及结构 2
2 润叶加水控制系统概述 3
2.1 引言 3
2.2 润叶加水控制系统概述 4
2.3 本章小结 7
3 基于PID润叶加水系统设计 7
3.1 PID控制设计要求 7
3.2 PLC控制的选择与设计 7
3.3 PID控制 9
3.4 润叶加水系统参数设定 11
3.5 本章小结 13
4 WinCC组态 13
4.1 创建新项目 14
4.2 添加驱动程序与组态变量 15
4.3 创建变量 15
4.4 画面编辑 16
结论 26
致谢 27
参考文献28
1绪论
1.1 润叶加水系统的研究背景
新中国成立之后，国家的卷烟制丝工艺大体形成三个成长时期。刚建国十年期间，所使用的方法基本与新中国未成立之前一样，主要依靠工人的手工劳动，基本还未使 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
用机械生产，劳动力成本比较高。60到70年代末期，对制丝技术进行了初步的改造，基本上完成了机械化连续性生产烟丝。到了80年代初期，改革开放之后，国外设备的引进，使得国内对新进设备技术的消化与吸收，加快了工业化发展进程，促进了烟丝制造工艺的急速发展。
到80年代末期，由于大量引进国外先进技术，加快了国内制丝生产技术的发展，使得我国当时的制丝技术已能达到国外六七十年代的水平，跟上了国际发展潮流。在提高和改进卷烟制丝技术的过中，主要体现出以下几个特征：首先是使得制丝技术能进一步完善。每个生产线的技术方面都能符合工艺规定，大幅度提升了产品的质量，以制作梗丝技术为例，用“厚压薄切”替代了原来的“薄压厚切”技术，提升了烟丝的成丝效率与填充能力。二是改进的工艺以及技术都最大限度的利用了起来。包括了烟丝从制造，切割，处理，加水，温度等一系列技术实施。最后是提高了生产环境，降低了人力制造，使得劳动生产率得到了一定的提升。
1.2淮阴卷烟厂制丝润叶加水系统及其现状
淮阴卷烟厂使用开关控制的方法对制丝生产线的加水系统进行控制。这种模式的输出量就存在两种形式，开或者关。把润叶出口水分与设定值相比较，比设定值高时作为一种状态控制，比设定值低时作为另一种状态控制。该系统通过一台水分分析仪来测定水分含量的多少，在实际出水量比设定值高出时，便会自动关紧加水阀门；若实际出水量比设定出水量低，即自动加大加水阀门开度。
公司烟叶制丝润叶加水机已经过长久的使用，主要存在下面几个问题：
1.润叶加水使用的开关来控制，灵敏度不高，总在水分偏离设定值的时候才会动作，所以加水阀门的关和开会出现持续循环不间断，这一控制不能把输出调到正好符合的要求点上。
2.生产现场的器材多且乱，各种传感器、压力等变送器、调节器以及测量仪等等，和工控机及PLC之间均需要利用电缆来连接。而且各种仪器与设备之间距离远，分布范围广，导致需要用到大量电缆线，使得铺设的成本比较高，系统之间的相互连接的线路也非常复杂，降低了系统可靠性，对维护造成大量的不便，很难对系统进行扩增。
3.采用的控制方式不是开放式的，因而对管理造成了很大的不便，只有在最高层才具有决策功能，不可以对下层进行授权，下层设备不能更好的施展其主观能动性，互相之间的信息量交流不便。控制系统对操作人员的要求也比较高，需要对操作人员进行专门的训练，需要有相对应的计算机使用能力，对技术人员的要求也更严格，不利于维护。
4.上位机的监控画面过于简单，画面不可以体现出整个流程，得到的信息量较少。一般较为复杂的文本与图像均生成不了，基本上无法对系统进行升级与拓展。
1.3润叶加水系统的研究意义
烟叶是一种胶体材质，孔体较多，管道较细的物质，其组织与多孔橡胶质的海绵体比较类似，主要由果胶、纤维素等胶体蛋白和水溶性糖以及有机酸盐类物质组成。因为组成成分比较特殊，对于水分特别敏感，烟叶的水分一定要保持适合的分量，才可以保证它的实用价值。在制丝生产的过程中，烟叶需经由润叶机加水处理，一旦水分过少，就会对打包、加工造成影响，增大了公司的亏损，导致利用效率变低；如若水分偏大，则会使得烟叶更加粘滑，出丝的效率也会降低，烟丝填充力度降低，光泽变的灰暗，且容易导致霉变。因而，对烟叶含水量的控制正在变成衡量烟叶制丝水平的一个关键性准则。
随着日益提升的卷烟制丝工艺技术，原先使用的老式润叶加水设备已经无法跟上当今生产的需求。对于设备及技术的更新换代已经成为迫切需解决的问题，因而公司利用此次技术改造的计划，运用现场总线，PLC控制及wincc界面显示等技术来淘汰老的技术。通过使用新的系统，可以改进旧系统的不足，在提升工作效率、生产质量及其系统优化方面有着显著的促进作用。实行改进的系统提升制丝生产线生产水平的同时为集团带来更大的经济利益。是以，改进润叶加水技术对淮阴卷烟厂的生产、管理以及发展有着较为重大的意义及具有至关重要的影响。
1.4本文主要研究内容及结构
按照如今国家烟草制造业制丝设备发展的方向，结合淮阴卷烟厂润叶加水系统的实际情况，来确定本课题的主要研究内容：
润叶加水系统的通讯方式设计：使用工业以太网profinet总线这种方式来传输，以profinet以太网与控制主站相连接、现场使用I/O站点。如若设备不具有profinet接口，则通过profibus-DP进行控制。此系统拥有的设计特点是：及时的通讯能够移动控制；丰富的功能带来便捷的使用；出色的稳定性取得优异的成果。
核心硬件使用西门子PLC：选择Siemens S7-300系统的PLC，能够在不同场合使用，尤其在生产制造过程中显得尤为突出。系统模块结构、无风扇、多分布配置容易实现和便于掌握的特性，让S7-300控制系统在各种工业生产控制系统方面利用起来更为得心印手，也使得它成为一种经济实际的控制系统。
加入PID控制于润叶加水系统中：使用智能PID，在加水过程中进行闭环控制，在各个方面都拥有比较领先的技术。
图2-1 制丝生产流程图
图中有四条支线，最后全部融合在一起形成最终的成品。
2.2润叶机加水系统概述
多功能性。WinCC的应用程序基本通用，适合用于解决所有的工业领域的困难；支持的语言多样化，世界全球均可用；所有的操作以及管理问题均在内部可以设置，能够简便、有效的使用并进行各种组态；可持续性发展程度高，集成简单方便；可以运用选择的组件以及附加组件进行拓展。
1 绪论 1
1.1 润叶加水系统的研究背景 1
1.2 淮阴卷烟厂制丝润叶加水系统及其现状 1
1.3 润叶加水系统的研究意义 2
1.4 本文主要研究内容及结构 2
2 润叶加水控制系统概述 3
2.1 引言 3
2.2 润叶加水控制系统概述 4
2.3 本章小结 7
3 基于PID润叶加水系统设计 7
3.1 PID控制设计要求 7
3.2 PLC控制的选择与设计 7
3.3 PID控制 9
3.4 润叶加水系统参数设定 11
3.5 本章小结 13
4 WinCC组态 13
4.1 创建新项目 14
4.2 添加驱动程序与组态变量 15
4.3 创建变量 15
4.4 画面编辑 16
结论 26
致谢 27
参考文献28
1绪论
1.1 润叶加水系统的研究背景
新中国成立之后，国家的卷烟制丝工艺大体形成三个成长时期。刚建国十年期间，所使用的方法基本与新中国未成立之前一样，主要依靠工人的手工劳动，基本还未使 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
用机械生产，劳动力成本比较高。60到70年代末期，对制丝技术进行了初步的改造，基本上完成了机械化连续性生产烟丝。到了80年代初期，改革开放之后，国外设备的引进，使得国内对新进设备技术的消化与吸收，加快了工业化发展进程，促进了烟丝制造工艺的急速发展。
到80年代末期，由于大量引进国外先进技术，加快了国内制丝生产技术的发展，使得我国当时的制丝技术已能达到国外六七十年代的水平，跟上了国际发展潮流。在提高和改进卷烟制丝技术的过中，主要体现出以下几个特征：首先是使得制丝技术能进一步完善。每个生产线的技术方面都能符合工艺规定，大幅度提升了产品的质量，以制作梗丝技术为例，用“厚压薄切”替代了原来的“薄压厚切”技术，提升了烟丝的成丝效率与填充能力。二是改进的工艺以及技术都最大限度的利用了起来。包括了烟丝从制造，切割，处理，加水，温度等一系列技术实施。最后是提高了生产环境，降低了人力制造，使得劳动生产率得到了一定的提升。
1.2淮阴卷烟厂制丝润叶加水系统及其现状
淮阴卷烟厂使用开关控制的方法对制丝生产线的加水系统进行控制。这种模式的输出量就存在两种形式，开或者关。把润叶出口水分与设定值相比较，比设定值高时作为一种状态控制，比设定值低时作为另一种状态控制。该系统通过一台水分分析仪来测定水分含量的多少，在实际出水量比设定值高出时，便会自动关紧加水阀门；若实际出水量比设定出水量低，即自动加大加水阀门开度。
公司烟叶制丝润叶加水机已经过长久的使用，主要存在下面几个问题：
1.润叶加水使用的开关来控制，灵敏度不高，总在水分偏离设定值的时候才会动作，所以加水阀门的关和开会出现持续循环不间断，这一控制不能把输出调到正好符合的要求点上。
2.生产现场的器材多且乱，各种传感器、压力等变送器、调节器以及测量仪等等，和工控机及PLC之间均需要利用电缆来连接。而且各种仪器与设备之间距离远，分布范围广，导致需要用到大量电缆线，使得铺设的成本比较高，系统之间的相互连接的线路也非常复杂，降低了系统可靠性，对维护造成大量的不便，很难对系统进行扩增。
3.采用的控制方式不是开放式的，因而对管理造成了很大的不便，只有在最高层才具有决策功能，不可以对下层进行授权，下层设备不能更好的施展其主观能动性，互相之间的信息量交流不便。控制系统对操作人员的要求也比较高，需要对操作人员进行专门的训练，需要有相对应的计算机使用能力，对技术人员的要求也更严格，不利于维护。
4.上位机的监控画面过于简单，画面不可以体现出整个流程，得到的信息量较少。一般较为复杂的文本与图像均生成不了，基本上无法对系统进行升级与拓展。
1.3润叶加水系统的研究意义
烟叶是一种胶体材质，孔体较多，管道较细的物质，其组织与多孔橡胶质的海绵体比较类似，主要由果胶、纤维素等胶体蛋白和水溶性糖以及有机酸盐类物质组成。因为组成成分比较特殊，对于水分特别敏感，烟叶的水分一定要保持适合的分量，才可以保证它的实用价值。在制丝生产的过程中，烟叶需经由润叶机加水处理，一旦水分过少，就会对打包、加工造成影响，增大了公司的亏损，导致利用效率变低；如若水分偏大，则会使得烟叶更加粘滑，出丝的效率也会降低，烟丝填充力度降低，光泽变的灰暗，且容易导致霉变。因而，对烟叶含水量的控制正在变成衡量烟叶制丝水平的一个关键性准则。
随着日益提升的卷烟制丝工艺技术，原先使用的老式润叶加水设备已经无法跟上当今生产的需求。对于设备及技术的更新换代已经成为迫切需解决的问题，因而公司利用此次技术改造的计划，运用现场总线，PLC控制及wincc界面显示等技术来淘汰老的技术。通过使用新的系统，可以改进旧系统的不足，在提升工作效率、生产质量及其系统优化方面有着显著的促进作用。实行改进的系统提升制丝生产线生产水平的同时为集团带来更大的经济利益。是以，改进润叶加水技术对淮阴卷烟厂的生产、管理以及发展有着较为重大的意义及具有至关重要的影响。
1.4本文主要研究内容及结构
按照如今国家烟草制造业制丝设备发展的方向，结合淮阴卷烟厂润叶加水系统的实际情况，来确定本课题的主要研究内容：
润叶加水系统的通讯方式设计：使用工业以太网profinet总线这种方式来传输，以profinet以太网与控制主站相连接、现场使用I/O站点。如若设备不具有profinet接口，则通过profibus-DP进行控制。此系统拥有的设计特点是：及时的通讯能够移动控制；丰富的功能带来便捷的使用；出色的稳定性取得优异的成果。
核心硬件使用西门子PLC：选择Siemens S7-300系统的PLC，能够在不同场合使用，尤其在生产制造过程中显得尤为突出。系统模块结构、无风扇、多分布配置容易实现和便于掌握的特性，让S7-300控制系统在各种工业生产控制系统方面利用起来更为得心印手，也使得它成为一种经济实际的控制系统。
加入PID控制于润叶加水系统中：使用智能PID，在加水过程中进行闭环控制，在各个方面都拥有比较领先的技术。
图2-1 制丝生产流程图
图中有四条支线，最后全部融合在一起形成最终的成品。
2.2润叶机加水系统概述
多功能性。WinCC的应用程序基本通用，适合用于解决所有的工业领域的困难；支持的语言多样化，世界全球均可用；所有的操作以及管理问题均在内部可以设置，能够简便、有效的使用并进行各种组态；可持续性发展程度高，集成简单方便；可以运用选择的组件以及附加组件进行拓展。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3707.html
