PLC模塊化編程在廢煙支回收系統的應用

FY113回收機是在引進ITM公司DEPLPHI400技術基礎上，轉化設計的國產化設備．該設備能實現卷包設備產生的不合格煙支或跑條煙進行煙絲回收利用，其加工處理能力為40kg/h．考慮到該設備與上下游機連接與配置較為靈活，與FY113配套的喂料機、壓紙機、除塵器、拆包機等可能是第三方提供的設備，這對系統在用戶處調試提出了較高的要求．為解決此問題，系統程序設計需在原有系統方案上進行改進，采取模塊化、結構化處理方式^[1] ，以增強設備控制程序功能上的獨立性及程序接口的通用性，減少現場代碼修改工作量，方便程序調試．

1 煙絲回收系統工作原理及工藝流程分析

廢煙支中煙絲的加工回收按工藝流程可分為5部分^[2] ：煙支喂料、排序、剖切、開松、分離輸送、除塵部分．喂料部分將廢品煙支送入喂料機料斗中，通過陡角提升帶將廢煙支提升落入排序裝置，排序裝置將輸送過來的雜亂無序的煙支進行縱向排列，以確保煙支順利進入剖切裝置．剖切裝置上方的旋轉切刀將排序過的煙支縱向打孔剖開．松開裝置是將剖切過的煙支進一步疏松，分離輸送裝置將剖切裝置剖開掉落的煙絲直接從剖切輪送到分離輸送裝置的一級分離振篩上，又將經過開松裝置處理的煙絲混合物由二級分離振篩輸送到送絲皮帶上．此時煙紙和濾嘴則經過二級分離振篩輸送，落到煙紙收集箱，煙末及煙灰進入煙末集中箱，煙絲則可以通過下游機送絲帶進入煙絲供絲料倉中完成煙絲循環再利用．為減輕設備操作勞動強度，用戶可以自行配置專用的物流小車進行煙支的喂料，經回收機處理過的煙紙和濾嘴可以配置壓紙機統一回收處理，對包裝機引起的廢煙也可以配置拆包機進行處理，減少廢煙包人工拆散工作量，對回收機除塵部分用戶也可以選擇集中除塵或獨立除塵.

2 西門子STEP7 S7-300/400系統程序組織塊特點^[3]

西門子STEP7支持及提供的塊有OB（組織塊）、FC（功能）、FB（功能塊）、DB（數據塊）、系統功能及功能塊（SFC/SFB）等，用戶做的主要工作是根據設備工藝特點把系統控制任務合理地劃分不同功能和功能塊．用戶不需要設計操作系統調用程序、系統循環掃描監控出錯等額外程序，但這些系統都能提供接口做到對用戶透明，盡量減輕用戶編程負擔這為系統PLC程序的設計實現模塊化、結構化處理提供很大的支持及系統優勢．

3 煙絲收回控制系統任務功能及模塊劃分

實現以上工藝流程需求，可以把程序處理任務進行以下劃分（圖1）：

控制系統中控制對象主要是設備執行元件，通過以上分析不難發現系統控制對象就是指各個工序電機．而每一道工序都有屬于自己動作和當前工況狀態，即工序對象的行為和屬性．在程序處理上把系統中所有工序電機的語句抽象提取出來，歸納控制屬性、工位屬性、狀態屬性、故障顯示屬性等，列出執行元件屬性表，把這些屬性封裝成通用的功能塊FB來滿足設備上所有所用工序電機的控制要求．詳細分析如下：要做成設備通用的功能模塊，首先須提取設備上每一道工序相同的控制對象．在煙絲回收系統中根據物料的流動順序即從一個工序輸送到下一個工序，每工序都只有一個控制對象電機．工序電機的控制，是通過程序輸出接觸器信號來啟動電機運轉．通常電機最基本控制模式有兩種：自動模式和手動模式．在手動調試模式下，工序電機的啟動首先必須通過觸摸屏進行選取，再由觸摸屏上的軟件按鈕觸發，分為手動啟動，手動停止、全部停止；而在自動控制模式下，這任務由啟動程序來完成．在實際生產現場給出電機狀態信號和電機故障信息指示，能極大地減少設備維護的工作量．因此把電機運行狀態、電機故障指示也作為建立該功能模塊的輸出．包括模式選擇、模式工位指示、對象功能測試按鈕、電機故障顯示、電機狀態顯示．形成輸出執行元件屬性表1．再針對具體每個工序電機，分配相應的背景數據DB，記錄當前特定控制工序電機的相應特征屬性，以實現相應功能在STEP7程序中的調用^[4] ．

3.2.1啟停控制程序

該設備啟動時應按序依次啟動，先啟動除塵電機→輸送帶電機→開松裝置電機→分離振篩電機→切刀電機→剖切輪電機→排序振篩電機→最后啟動喂料部分供料電機；停車時應該先停止喂料部分，最后才能停止分離振篩．程序上這樣設計是為了盡量減少對來料的浪費．同樣原因，除開有立即停機外，停機程序延時也按工藝固有順序將廢煙支按一定的次序撤出，盡量將分離的煙絲輸送出來，工序之間的投入通過程序延時進行傳遞．如圖2所示．

對FY113喂料部分、切刀裝置、開松裝置工藝配方的管理，程序上采取牌號處理方式．在HMI觸摸屏上建立20個牌號管理空間，支持牌號編輯、牌號選擇、當前牌號讀寫等功能．根據模塊化編程的特點，同樣是采取功能塊編程方式來處理，首先程序上開辟20個牌號的數據管理區DB（1～20），定義功能塊相關輸入參數：牌號讀數據區編號、牌號寫數據區編號、數據區長度、牌號源信息、牌號目標信息．采取地址指針方式讀寫所要管理的牌號，這樣大大簡化程序繁雜度，提高程序的可讀性．

3.2.3 堵塞保護處理程序

對回收機切刀裝置、開松裝置高速旋轉運動部件進行保護，利用運動部件產生的高頻信號進行計數^[5] ，低于程序設定值來判定該裝置是否堵塞，防止損壞高速旋轉的運動部件．

3.2.4 設備操作管理權限處理程序

對設備供應商、設備管理員、設備操作員分別分配不同操作使用權限，主要對特殊工藝配方進行管理及系統異常情況下系統參數的保護與恢復．

4 總結

采用模塊化方式進行編程，可以大大減少程序編輯量，縮短程序開發時間，降低編程誤操作發生率，在設備功能擴展的時候，也只要針對性地修改相應功能塊，而無需大范圍的調整程序結構，提高了程序的移植性與重用性，這給控制系統程序的調試與管理帶來不少方便，極大地縮短了產品的開發時間．