王龙明，怀  哲

1  系统概况

    芜湖卷烟厂8000kg/h制丝线精选了具有世界领先水平的德国HAUNI及英国DICKINSON-LEGG公司的关键设备，其控制系统是集生产线自控和管理的管控一体化系统，采用了信息网、控制网及现场总线三级网络结构，主控制器选用了德国SIEMENS公司的15台S7系列可编程控制器。现代化的中央控制室集中了3台IBM服务器和5台IBM图形工作站，构成了现场无人操作的监控体系和信息管理平台。监控组态软件采用SIEMENS公司的WinCC6.0，最新的Oracle 9i数据库则为整个系统建立了良好的信息平台。现场总线选用了Profibus-DP和Profibus-PA，现场总线组件选用了德国Beckhoff公司（倍福公司）产品。

2  Beckhoff现场总线组件在制丝线控制系统中的应用

        Beckhoff现场总线端子具有性价比高、质量可靠、结构紧凑、坚固耐用，而且安装和接线方便的优点。基于Beckhoff现场总线端子的优良品质和制丝线对现场自动化产品的高要求，芜湖卷烟厂新建的8000kg/h制丝线控制系统中现场级全部采用了该公司的现场总线端子系统，包括总线耦合器BK3120、总线控制器BC3100、输入/输出端子和电机启动器端子KL8001。

    烟草生产线的一个特点是具有大量的5.5 kW以下的电机来驱动震槽、皮带轮和小车等设备。为了使这些设备稳定、长时间地运行，降低停机时间，对这些电机的控制及运行状态和故障信息的及时获取尤其重要。所有的这些都将由Beckhoff的电机启动器端子KL8001来完成。

        KL8001配一个3RT10系列接触器构成一个单向电机启动器，配二个3RT10系列接触器可构成一个双向电机启动器，因此5.5kW以下的电机所采用的电机启动器端子KL8001是相同的。这样，即使现场的电机很多，而所需的备件却很少，而且它采用的是分体结构，和其它厂家的电机启动器采用一体式结构相比，安装、拆卸方便快捷，可大大减少以后设备维修的时间，降低维修成本。

    对不同功率的电机通过KL8001面板上的旋转开关或软件来设定它的额定电流。通过软件可设定电机每相的过压、欠压、过载、欠载及电流差的最大值，可设定电机在出现非对称负载、相错误、过压、欠压、过载、欠载等故障时无需控制器的操作即可自行快速切断电机，从而达到最大限度地保护电机和设备的目的，同时通过总线可以给出电机故障时的详细故障信息，以便及时准确地排除故障。

        KL8001不仅具有通过总线控制电机的正反转和停止及返回电机的运行状态的功能，而且可通过总线方式显示电机运行时的详细性能参数，包括电机每相的实时电流、电压、功率、电机每次的启动电流、运行时间和开关次数等30余种参数。对实时电流的检测不仅能提供电机负载的变化情况，还可以使电机额定电流的设定更加准确，通过换相的方式使震槽等凸轮式负载电机的三相尽量达到平衡，这样在调试阶段就可以使电机的控制更趋合理，减少电机以后出现故障的几率。

    正是由于KL8001所具有的强大功能，使其占用的过程映象达到了12个字节输入/输出。为了尽可能降低现场总线网络上的数据量，提高网络的可靠性，该项目中的现场总线从站大量采用了现场总线控制器BC3100的方案。BC3100集成了一个基于IEC61131-3 标准的PLC，其内存为64K。在此系统中由于输入、输出端子不需本地控制，因此可将它们均配置于BK3120，这样BC3100只需处理电机启动器端子KL8001即可。 将每个KL8001的控制字节和状态字节及电机的实时电流等主要数据直接上传到主站控制器，KL8001检测到的电机其余性能参数及状态信息通过编程在BC3100内以一个两维数组的形式存储，可采用主站查询的方式上传，这样网络上的数据将大大减少，而所需的数据均可获得。同时，通过编程将现场120多个BC3100从站的程序统一成一套程序，这将避免今后维修时因不同子站的程序不同而产生的错误，减少工作量，也有利于程序的保存。

3  结语

    无论是从整条生产线对自动化控制程度的高要求及计算机信息化管理的需求，还是从将来对设备维修的及时性、方便性、经济性来说，Beckhoff现场总线组件为芜湖卷烟厂8000kg/h制丝线控制系统的可靠运行提供了坚实的基础。