孫長春，初敏霞

（大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116033）

PROFINET通訊系統(tǒng)在一次法煉膠生產(chǎn)線的應(yīng)用

孫長春，初敏霞

（大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116033）

主要介紹PROFINET通訊在一次法生產(chǎn)線上的應(yīng)用及其特點。論述了一次法生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)在采用了西門子PROFINET通訊后的先進性和現(xiàn)場應(yīng)用情況等。

一次法生產(chǎn)線；PROFINET通訊；配方數(shù)據(jù)；密煉；開煉；膠料

一次法生產(chǎn)線是目前世界上較先進的膠料混煉技術(shù)，其開煉機操作實現(xiàn)了無人化，通過自動控制的翻膠和倒膠裝置實現(xiàn)膠料的自動化穩(wěn)定生產(chǎn)，由于整條生產(chǎn)線都聯(lián)網(wǎng)通訊，故障診斷完全數(shù)字化，全部診斷信息完全可以在觸摸屏上查閱，極大方便了用戶的安裝、調(diào)試、故障排除以及維護保養(yǎng)，為用戶節(jié)省了人力的投資、節(jié)省了安裝費用，尤其大大縮短故障排除時間，從而為用戶挽回因此造成的經(jīng)濟損失。隨著自動化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，許多先進的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)被廣泛應(yīng)用，減少停機率、降低維護成本等已成為輪胎加工行業(yè)中提高競爭力的幾大重要原因。

1 一次法生產(chǎn)線的應(yīng)用

一次法生產(chǎn)線采用1臺密煉機、1臺初級開煉機、多臺并行次級開煉機的煉膠工藝，膠料經(jīng)過密煉排膠后進入初級開煉機，經(jīng)過初級開煉機的冷卻、添加硫化助劑母膠，然后進入膠料分流輸送系統(tǒng)中，并按時序分派到周圍的多臺次級開煉機上進行進一步煉膠，次級開煉機每臺的煉膠時間可以是密煉時間的4倍，從而保證煉膠均勻的效果，次級開煉機排膠后，通過膠料收集系統(tǒng)，進入膠料合流輸送系統(tǒng)，然后經(jīng)過膠片冷卻系統(tǒng)冷卻、出片，從而完成整個煉膠過程（見圖1）。此工藝方法可以減少廠房占地，減少設(shè)備占用面積，減少用工人數(shù)，大幅度提高煉膠質(zhì)量和煉膠產(chǎn)能，從而實現(xiàn)煉膠的高質(zhì)量、高效率、節(jié)能低碳、低成本的目的。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

本生產(chǎn)線采用西門子S7-300系列CPU 317-2 PN/DP，其內(nèi)置2個PROFINET接口，通過交換機X208與遠程I/O從站、附屬變頻器、觸摸屏及主傳動系統(tǒng)進行以太網(wǎng)通訊；通過擴展的以太網(wǎng)通訊模塊CP343-1與密煉機、膠片冷卻、膠料運輸系統(tǒng)以及上輔機工控機進行以太網(wǎng)通訊。

本系統(tǒng)構(gòu)成如下：

（1） 初級開煉機1臺：設(shè)置一現(xiàn)場操作臺，能進行手自動操作，操作臺上配置觸摸屏，通過配方設(shè)定畫面可進行聯(lián)網(wǎng)或離線的工藝參數(shù)監(jiān)控及修改，通過不同的監(jiān)控畫面能對系統(tǒng)中所有設(shè)備的工作狀態(tài)進行在線監(jiān)視、故障查詢，操作臺上方還配置視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

（2） 次級開煉機4臺：設(shè)置一現(xiàn)場操作箱，能進行手自動操作，操作箱上配置觸摸屏，通過配方設(shè)定畫面可進行聯(lián)網(wǎng)或離線的工藝參數(shù)監(jiān)控及修改，通過不同的監(jiān)控畫面能對本機工作狀態(tài)進行在線監(jiān)視、故障查詢。

圖1 一次法布置圖

（3） 壓片用開煉機1臺：將膠料快速壓片并輸送至膠片冷卻。

（4） 膠料運輸系統(tǒng)完成煉膠過程的自動輸送及各開煉機任務(wù)分配管理， 工藝參數(shù)的設(shè)置保存，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的保存及自動報表輸出。輸送系統(tǒng)全部采用變頻驅(qū)動，并與開煉機排膠進行速度的同步控制，各設(shè)備間采用以太網(wǎng)進行實時數(shù)據(jù)交換及聯(lián)動控制。

（5） 上位機為本系統(tǒng)提供配方數(shù)據(jù)、工藝配方數(shù)據(jù)、本系統(tǒng)需要的相關(guān)運行狀況信息，配方實時數(shù)據(jù)由本系統(tǒng)提供給上輔機。開煉機能根據(jù)工藝參數(shù)進行在線自動調(diào)速、自動調(diào)距、溫度控制等。

2.1 PROFINET通訊的優(yōu)勢

以太網(wǎng)通訊具有以下重要優(yōu)點：

（1）由于其連接方法是采用通用性比較強的RJ45接口，可實現(xiàn)快速調(diào)試。

（2）由于在必要時可通過交換技術(shù)獲得較強的擴展性能，以太網(wǎng)的通訊性能幾乎不受限制。

實現(xiàn)不同應(yīng)用領(lǐng)域的互聯(lián)互通，例如辦公環(huán)境與生產(chǎn)環(huán)境。

（3）可通過WAN（廣域網(wǎng)），如ISDN或因特網(wǎng)進行連接，實現(xiàn)公司級通訊。

（4）PROFINET是開放、創(chuàng)新的工業(yè)以太網(wǎng)標準，能滿足工業(yè)自動化的全部要求，實現(xiàn)集成式全公司范圍通訊。

PROFINET用于直接連接分布式現(xiàn)場設(shè)備到工業(yè)以太網(wǎng)，以及以同步模式用于運動控制解決方案。借助可實現(xiàn)縱向集成和故障安全型應(yīng)用的組件技術(shù)。

PROFINET還能實現(xiàn)分布式自動化系統(tǒng)。

PROFINET也支持控制器至控制器的通訊。

2.2 PROFINET通訊方式的應(yīng)用

本控制系統(tǒng)采用西門子S7-300系列可編程控制器。CPU選用317-2 PN/DP，其本體集成了2個PROFINET接口，放置于初級開煉機的控制柜內(nèi)。由于煉膠工藝的要求，初級開煉機位于密煉機下方，屬于一次法的前端工序，所以不能停機；而4臺次級開煉機是并排放置，其中任意一臺可隨時停機或斷電，但不能影響整條一次法生產(chǎn)線的運行，所以在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時就設(shè)計了如下方案：初級開煉機的CPU、I/O從站、觸摸屏、附屬變頻器及主傳動，采用串聯(lián)的方式接入交換機X208中，其他4臺次級開煉機也采用相同的方式接入交換機中。這樣5臺設(shè)備就以并聯(lián)的方式接入同1個交換機，共同使用1個CPU。

通過擴展的以太網(wǎng)通訊模塊CP343-1與密煉機、膠片冷卻、膠料運輸系統(tǒng)以及上輔機工控機進行以太網(wǎng)通訊。主要實現(xiàn)與密煉機 、膠片冷卻、膠料運輸系統(tǒng)的信號聯(lián)鎖功能，實時采集上輔機給出的配方數(shù)據(jù)，及時下傳給每一臺開煉機，并將每臺開煉機的實時數(shù)據(jù)、報警信息等快速、準確的傳送給上輔機。

系統(tǒng)組態(tài)見圖2。

圖2 系統(tǒng)組態(tài)

3 控制系統(tǒng)的先進性

（1）此條一次法生產(chǎn)線的5臺開煉機采用1個CPU控制，降低了電氣采購成本，采用PROFINET通訊方式，所有的設(shè)備都采用此通訊方式，真正做到了一網(wǎng)到底，同時也增強了設(shè)備自動化的穩(wěn)定性。

（2）開煉機觸摸屏具有配方的下載和修改功能，通過以太網(wǎng)從上輔機獲取配方數(shù)據(jù)并進行自動控制，同時每臺開煉機觸摸屏也可以存儲配方數(shù)據(jù)，避免因上輔機故障而導(dǎo)致設(shè)備無法高效的生產(chǎn)。在上輔機異常情況下，可以經(jīng)由人機界面設(shè)定、監(jiān)控、存儲常用工藝配方參數(shù)。在人機界面上輸入配方作業(yè)條件時，必須先輸入密碼，才能進入設(shè)定畫面，按照配方作業(yè)條件進行設(shè)定，確認后方可啟動自動作業(yè)，確?；鞜捝a(chǎn)過程的保密性。配方設(shè)定見圖3。

圖3 配方設(shè)定

（3） 數(shù)據(jù)管理

a.控制系統(tǒng)能以報表形式對各類數(shù)據(jù)進行管理,這些報表均可在上位機上查閱或在打印機上打印出來。

b.開煉機上作業(yè)情況記錄:

每一車在開煉機上實際作業(yè)時間、實際速度、溫控水溫度等質(zhì)量記錄自動采集，形成報表。

每一車在開煉機上實際作業(yè)機臺、每一步的輥距值、輥速度、總作業(yè)時間、溫控水溫度、藥品投放等質(zhì)量記錄自動采集，形成報表。

c.藥品作業(yè)情況記錄:

藥品投放時每一個藥品確認結(jié)果、投入時間、投入數(shù)量、操作工工號等等質(zhì)量記錄自動采集，形成報表。

班運行記錄報表:某月、某日、某班共運行了哪些配方，各配方的運行次數(shù)及起止時間。配方報表:某種配方的名稱、編號、內(nèi)容。

報警記錄:某月、某日、某班故障發(fā)生的時間、位置等數(shù)據(jù)。

物料統(tǒng)計:某月、某日、某班的物料消耗情況。

4 結(jié)束語

一次法生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用的PROFINET通訊方式，將企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)、控制級網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)完全融合在一起：將一個控制器連接至多個不同的設(shè)備，同時降低配線成本并增加額外的功能，增強了系統(tǒng)設(shè)計和配置的靈活性；建立了復(fù)雜分散式的I/O系統(tǒng)，為不同過程間的線路互鎖和同步提高了高性能、抗故障、可確定的通訊；增強了工廠中各部門之間的信息傳輸，讓用戶在辦公室中就可以看見設(shè)備現(xiàn)場的運行狀態(tài)。

[1] 工業(yè)通訊.2011.

Application of PROFINET communication system in one stage production line

Application of PROFINET communication system in one stage production line

Sun Changchun,Chu Minxia
(Dalian Rubber Plastic Machinery Co., LTD., Dalian 116033, Liaoning, China)

This paper mainly introduces the application and characteristics of PROFINET communication in one stage production line .And introduces advanced nature and application of one stage production line after adopted SIEMENS PROFINET communication.

one stage production line; PROFINET communication; mixing; mill; rubber mass

TQ330.493

1009-797X(2016)19-0057-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.19.010

（R-01）

孫長春（1975-）， 男，1998年畢業(yè)于遼寧工學(xué)院工業(yè)電氣自動化專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，副高級工程師，主要從事密煉機、擠出壓片機和開煉機的電氣設(shè)計及調(diào)試工作。

2016-08-16