基于PLC与现场总线技术的B1卷烟包装机组

3 改造设计方案
3．1 改造总体框图
原BI机组的主机BE、RC、FHZ／NK的控制系统不在同一套控制柜中，各部分通过开关量交换设备运行信息。BE机的主要动作是由机械装置完成，各部分共同特点为检测信号多，执行元件少。针对这一特点，整体改造BI机组，其改造框图如图2所示。

3．2 BI主机改造
控制器采用高性价比的S7-400 PLC，该器件是西门子公司生产的高性能大型PLC控制系统，具有高速、稳定、可靠、开放等特点。该软件功能强大，具有面向对象、直观的用户界面，易于使用。新的设计只保留极少数的继电器，控制逻辑由PLC实现。去除继电器后多出来的空间用于放置PLC的子站点，PLC的子站点主要包括通讯、输入输出和特殊功能等模块。改造BI主机主要是对其角度反馈系统、控制系统和调速传动系统进行改造。图3为BI主机控制系统结构图。

3．2．1 角度反馈装置的改造
采用绝对型编码器替换原机的增量型编码器。与增量型编码器相比，绝对型编码器实时反馈输出角度值，无需通过脉冲计数方式计算设备当前角度，即使设备断电，在恢复供电后也可立即知道断电前的角度值，并立即投入生产，无需重新寻找零脉冲。
3．2．2 主驱动的改造
鉴于现今交流变频技术已具有较高的可靠性，可取消原系统直流电机、直流调速器和智能随动单元，采用交流电机加变频器方式实现主机速度控制。同时，采用BI主机的改进机型BO机特点，在其控制台增加手动调速电位器，便于操作和维护人员调试保养设备。
3．2．3 辅助驱动系统的改造
除主驱动系统外，BI主机还有进料传送带、下烟道电机、盒皮胶辊、封签胶辊和出口传送带等5个辅助驱动装置。这些辅助驱动的直流电机全部改为普通交流调速电机，均选用西门子420变频器控制。
3．2．4 温度调节系统的改造
需调节控制BI主机的烘干转塔的加热温度(虽然原机有油加热器，但一般不用，因为设备在卷包车间内工作时润滑油是绝对不会出现冻结的)。原机温度调节系统由Pt100热电阻、TEMPMOD A176／A177转换板、测温板SMC-MAX(A30)、A／D转换板SMC-02B(A24)、和固态继电器、加热器组成。改造温度调节系统是在保留原机的热电阻和加热器的基础上，取消热电阻转为4～20 mA的模块TEMPMOD A176／A177，而将热电阻的线直接引入控制柜，接至西门子PLC的模拟量模块。温度调节采用软PID实现，由西门子PLC的PID功能块控制加热器温度。
3．2．5 人机界面的改造
采用液晶触摸屏技术代替老式的CRT显示和键盘输入，大大减轻机组重量，缩小外形体积，提高显示质量，并新增有关整机的参数设置、产耗分析、故障信息报警定位等功能。采用全中文菜单设置监控功能，实现运行状态显示、车速显示、参数设置、故障指示、交班记录等；设置有密码功能防止无关人员改动参数。维修密码可授权给机器维修人员。