关键词：滤棒成型机组 远程监控系统 PLC
Abstra：This paper indicates the design of attaching the remote monitor and control system on the one of tobacco machine complex—filter rod making machine, and give the brief introduction of the basic knowledge of filter rod making machine, this paper also lays emphasis on how to realize the design of the remote monitor and control function on the filter rod making machine.
Key Words：FILTER ROD MAKING MACHINE REMOTE MONITOR AND CONTROL SYSTEM PLC
引言
近年来，随着卷烟生产的不断发展——特别是烟厂生产自动化、信息化管理水平的不断提高，中国各大卷烟生产企业对于所拥有的生产设备不断提出更高的性能要求，例如数据采集、专家系统以及远程监控等功能。这些功能的实现不仅将为烟厂用户带来种种便利，而且对于提高设计企业的技术等级具有迫切和现实的意义。
在这样的背景下，对现有滤棒成型机组进行技术升级，使原来只具备单机控制能力的机组成为具有网络通讯能力、远程监视能力并可接受远程控制的新型机组就显得尤为重要。
一、机组介绍
1.1 ZL22D型纤维滤棒成型机组的机组组成
ZL22D型纤维滤棒成型机组是由上海烟草机械有限责任公司自主设计、生产的，具有20世纪末世界先进水平的滤棒成型机组，具有比较高的生产能力、比较高的可靠性能的集丝束开松、成型和装盘于一体的滤棒自动生产线，设计能力为400m/min（或者4000pieces/min）。
ZL22D机组由YL12D 型开松上胶机、YL22D型滤棒成型机和YJ35滤棒装盘机所组成。其中：YL12D型开松上胶机组的功能是把醋酸纤维丝束带展开、开松、消除卷曲、重新组合，然后在均匀展开的丝束带上涂洒增塑剂（常用的增塑剂为三醋酸甘油脂等）；YL22D型滤棒成型机的功能是将经过处理过的醋酸纤维丝束带包上滤纸，按规定的要求进行成型、切断，通过分烟轮等输送到装盘机装盘，完成整个由丝束带到滤棒的生产成型工艺；YJ35滤棒装盘机的功能就是将已经完成成型工艺的滤棒装盘。
1.2 ZL22D型纤维滤棒成型机组的工艺流程
ZL22D型纤维滤棒成型机组的工艺流程简介如图2，一般分为备料、丝束开松、施加增塑剂、卷制成型、切断、装盒、贮存固化、装箱等8个步骤：
1.3 ZL22D型纤维滤棒成型机组的电气控制和传动系统
ZL22D型纤维滤棒成型机组的电气控制和传动系统采用了Lenze公司的伺服系统、Digital公司的触摸式控制屏和Siemens公司的PLC，分别通过MPI和DP通讯控制。其基本框图如图3所示：
二、方案设计与实现
2.1 理论设计
由于原先系统的电气控制单元为Siemens公司的S7-300 PLC，所以仍然沿用其作为机组电气控制系统的控制器，为此，其数据采集和远程监控系统就采用与之配套的S7-300系列的网络通讯（CP343模块）进行数据提取和传送。
这样的设计虽然是利用工业Ethernet网，进行TCP/IP的浅层通讯模式，但是具有数据通用，使用方便等特征。尽管这样会产生网络传送效率相对较低的问题，不过凭借光纤网络的其他优势完全可以弥补这一缺点。
而国内和国外不同，中国的许多公司的公司局域网络并没有进行大规模的铜质通讯网络的建设，而是直接采用光纤网络作为各个局域网的基干网络。所以，设计中并不采用CP340等网络通讯模块，而是采用CP343系列的网络模块。
不过，采用CP343系列的网络模块由于直接采用固定IP地址的方式，就必须要求用户企业具有自己独立的VPN（Virtual Private Network）网络。但是，由于这样的网络系统往往费用较高，国内只有少数烟厂才配置了这样具有固定IP地址的网络，而大多数卷烟厂都是采用对广域网无固定IP地址的网络。这样就使得CP343模块的适用范围缩小到某一公司局域网内部远程监控，而不能够进行广域网的远程监控。所以，对于广域网的远程监控还必须使用其他手段才能实现。
同时，最近几年的互联网的发展呈现出多样性，仅工业系统总线就从6种增加为22种。这样的多样性意味着网络基干网并没有确定最后的形式，例如3G网络、3T网络等高速、超高速网络的发展极有可能取代目前以普通光纤组成的基干网络。基于多方面的考虑，不采用光纤网络而采用电话通讯网络IDN方式的ISDN综合服务数字网显然是实现广域网远程通讯的更为切实可行的一种方式。
2.2具体方案
2.2.1 使用CP343-IT模块进行局域网的远程监控手段
在不对原先机组中央控制系统进行大规模调整的思想下，本设计附加了S7-300 CP343-IT作为通讯站点，该通讯模块是通过S7-300后连接器进行与CPU的通讯，其自身通过SMATIC Manager软件设置固定IP地址的方式，通过TCP/IP通讯口实现与用户公司内局域网的通讯。
设计中使用的软件为STEP7 V5.4、SMATIC NET 6.4；所使用的主要硬件为S7-300 CPU315-2DP、S7-300 CP343-IT。
2.2.2 使用易控INSPEC作为上位机的组态软件
本设计中，由于上位机采用的是研华公司制造的工业平板电脑——TPC1261H，所以在经过比较和分析后，采用了北京九思易科技有限公司的INSPEC通用组态软件。
出于系统稳定运行、采用“硬实时响应”和防止计算机病毒等多方面的综合考虑，设计中没有采用Windows®2000 Professional版的操作系统，而是安装Windows XP embedded操作系统。同时，比较了硬件加密锁和软件加密锁之间的异同，选择将软件加密锁嵌入操作系统。
同时，考虑到用户可能存在的数据采集方面的数据交换问题，所以采用小型关系数据库软件Microsoft®Access数据库作为机组生产参数的存储访问平台，而使用大型关系数据库SQL Server数据库作为机组状态信息、生产信息的存储访问平台。
设计中采用的软件为Windows XP embedded、INSPEC2007、Microsoft® Access、Microsoft® SQL Server2005；设计中主要使用的硬件为研华TPC1261H。
2.2.3 使用TS Adapter II模块进行广域网的远程监控手段
跨广域网的远程通讯则是利用电话IDN网络。本设计中，是由S7-300 CPU315-2DP作为远程站点，其MPI通讯口进行与TS Adapter II的通讯口，Profibus-DP通讯口作为与其他设备（如伺服系统等）的通讯口。PC/PG通过外置Modem与TS Adapter II通讯。
设计中使用的软件为STEP7 V5.4、Teleservice V5.2；所使用的硬件为S7-300 CPU315-2DP、Ts adapter II、外置Modem。
四、结论
新的控制系统全面提高了纤维滤棒成型机组的总体性能，控制功能得到完善和提升。将原先由S7-300PLC系统为控制主体，不具备网络通讯能力，远程监控能力的机组升级成为为具备远程监控能力的新型机组，大大提高了ZL22D型纤维滤棒成型机组的竞争力，势必将成为国内机组的主流机型。
参考文献
[1] 黄叔武、杨一平 注编，《计算机网络工程教程》，清华大学出版社
[2] 胡寿松 主编， 《自动控制原理（第3版）》，国防工业出版社
[3] SIEMENS SIMATIC STEP7 程序设计编程手册，西门子（中国）有限公司
[4] SIEMENS SIMATIC NET 说明手册，西门子（中国）有限公司
[5] SIEMENS SIMATIC TS Adapter II说明手册， 西门子（中国）有限公司
[6]易控 INSPEC通用组态软件用户手册，北京九思易科技有限公司
