一、ZJ17 卷接機組 PLC 改造介紹
1.1 原控制系統(tǒng)缺點
ZJ17卷接機組原來的電控系統(tǒng)采用邏輯電路板和繼電器的控制方式，信號變換處理由專用的電子卡實現。缺點主要表現在如下幾個方面：
◆ 元器件數量多
經統(tǒng)計，在 ZJ17機組的電控箱中（不包括SRM電控部分），元器件數量在220個以上。其中有觸點元器件大約180個，占電控箱元器件總數80%以上，所以電控系統(tǒng)故障點很多，穩(wěn)定性較差。用戶反映因元器件觸點而使機組停機停產的，占故障發(fā)生率的40%左右。
電控箱元器件的專用件多，達 150個以上，雖說大部分已國產化，但壽命短、質量不穩(wěn)定，而進口件訂貨周期長，給維修更換以及備件的采購帶來不便。
◆ 連接線多、接點多
經統(tǒng)計，連接線約 2000根，接點量約4000個，其中80%接點為插接式。所以維修工作量大，故障查尋也麻煩，這也是系統(tǒng)不穩(wěn)定的重要因素之一。
◆ 電子卡故障較多
除 SRM（重量控制系統(tǒng)）電子箱外，YJ17、YJ27電子箱共有41塊電子卡。電子卡采用插接式連接，因煙廠煙塵較多，環(huán)境較差，加之國內采購的電子元件質量得不到嚴格保證。因此，電子系統(tǒng)故障較多，時好時壞，難查尋。
◆ 可維護性較差
電控箱、電子箱出故障后，需根據故障提示，再根據電路圖分析，經過繁瑣的查找、測試方可找出原因。
1.2 PLC控制系統(tǒng)改造的必要性
隨著時間的推移，機器電氣部分老化嚴重，故障率逐年提高，影響了煙廠的正常生產。在此情況下，采用 PLC技術對電氣系統(tǒng)進行改造顯得非常必要。
我們認為，不論是進口的PROTOS 70還是國產的ZJ17卷接機組，現用的電控系統(tǒng)技術是較落后的。ZJ17機組電控系統(tǒng)PLC技術改造很有必要，勢在必行。
采用PLC控制技術具有以下優(yōu)勢：
◆ 元器件數量大大減少
一個 PLC模塊可實現很多元器件功能，元器件將減少140個以上，比例超過60%，絕大部分電子卡被取消；
◆ 連接線及接點大大降低
新系統(tǒng)的連接線總數約 500根，接點數量約1000個，原先需多個元器件組成的電路，在PLC中通過軟件實現，取消了中間接點，系統(tǒng)的可靠性大大提高，故障大大降低；
◆ 可維護性增強
PLC系統(tǒng)具有自診斷功能。系統(tǒng)外圍或內部出現故障時，能直觀顯示、維修非常方便；
◆ 可與上位機聯網，實現數據傳送及數據管理；
◆ 可通過國際互聯網，實現遠程通訊及遠程診斷；
1.3PLC控制系統(tǒng)改造系統(tǒng)簡介
ZJ17 卷接機組 PLC 控制系統(tǒng)是由常德煙草機械有限責任公司和深圳市鴻捷源自動化系統(tǒng)有限公司聯合開發(fā)的，已經在多家卷煙廠成功地應用了一年以上的時間。
該系統(tǒng)采用德國西門子公司 S7-400系列PLC作為控制系統(tǒng)核心部分，輔以一體化工控機代替原有的控制系統(tǒng)，取消了原來絕大部分的電子箱，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性。同時具有如下優(yōu)點：
⑴采用先進的 PROFIBUS-DP現場工業(yè)總線 ， 將VE、SE和MAX控制部分、閥島（FESTO）、變頻器（LENZE）等單元均作為PROFIBUS-DP的子站，方便調試和維護, SRM重量控制系統(tǒng)和煙支檢測系統(tǒng)則通過CANBUS總線與HJY-1人機界面交互系統(tǒng)相連。使用兩層總線形式，即管理層使用CANBUS總線，控制層使用PROFIBUS總線。做到了 控制信息和管理信息在物理上得到了分離，保證系統(tǒng)的安全可靠。最大限度地利用已有技術方案，并且在技術上向PROTOS 1-8、PROTOS 90E靠攏。可以為引進新煙機做好技術儲備。
⑵故障率低。由于 PLC控制器具有防震、防塵、抗干擾等優(yōu)點，所以大大地提高了系統(tǒng)性能，平均無故障時間可達十萬小時以上。
⑶操作直觀、方便。全漢化的計算機界面，方便操作人員了解設備狀況，修改工藝參數、查詢產量、消耗等，同時有故障顯示，報警功能。
⑷維修方便。由于采用的都是國際上通用的軟、硬件，便于工廠技術人員掌握，同時備品備件可在國內選購，或由本公司協助采購。
⑸增加數據采集系統(tǒng)，可方便地顯示每班所用的卷煙紙、水松紙、濾嘴棒等輔助材料的消耗及各種生產數據的統(tǒng)計。
⑹由于采用了高性能的工控計算機，能夠為生產車間的計算機化管理提供網絡接口。
⑺PLC程序的設計完全按照原來邏輯線路的控制原理，并參考了PROTOS 1-8和PROTOS 90E的程序設計結構，符合煙廠操作工的維護和使用習慣。根據用戶的要求可以將原來的溫控系統(tǒng)采用軟件PID控制。
⑻針對邏輯線路板控制的 PROTOS 70或ZJ17卷接機組的PLC電控改造，現場的工作時間為7至10個工作日。
◆ VE電控柜
PROFIBUS-DP 子站一
◆ SE電控柜
PROFIBUS-DP 子站二
CPU 414-2DP PROFIBUS-DP 主站
◆ MAX電控柜
PROFIBUS-DP 子站三
◆ 閥島
PROFIBUS-DP 子站四
◆ 變頻器
PROFIBUS-DP 子站五
二、ZJ17 卷接機組人機界面交互系統(tǒng) HJY-1 （ IT80 ）介紹
用于替換原進口 PROTOS 70機組及國產ZJ17卷接機組中的IT80，并作為PLC電控系統(tǒng)的標準配套改造。HJY-1是SRM系統(tǒng)的監(jiān)視器，也是SRM系統(tǒng)進行人機對話的界面。
HJY-1在原IT80的基礎上新增加了專家故障診斷系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)。圖1是HJY-1的外形圖，其顯示界面分為三個區(qū)域：
界面頂端——標題區(qū)：顯示報告編號、名稱、機器編號、運行狀態(tài)以及系統(tǒng)時間等信息。
界面中間——報告區(qū)：顯示卷接機組的生產信息和相關數據，點擊相應的菜單按鈕，顯示報告內容、故障診斷（含圖形提示畫面，如圖 2、3、4所示）、數據采集顯示（如圖5、6所示）等。
界面底端是一排菜單按鈕，根據操作的需要可觸摸相應的按鈕。
針對原 IT80控制系統(tǒng)的特點，并考慮到與原IT80系統(tǒng)的完全兼容，HJY-1采用德國西門子公司帶有觸摸屏的SIMATIC PANEL PC一體化工控機代替原控制系統(tǒng)。其優(yōu)點如下：
⑴采用工業(yè)級的一體化工作站， CPU Pentium Ⅲ 500M,RAM 128M,硬盤10G或以上，Windows NT4.0（Windows 2000）操作系統(tǒng)，12″或15″液晶觸摸屏。方便操作者使用。
⑵故障率低。西門子工控機具有防震、防塵、抗干擾等優(yōu)點，所以大大地提高了系統(tǒng)性能。
⑶為了方便煙廠操作人員的維修和維護，重新設計了卷接機組的故障顯示系統(tǒng)，并按照 PROTOS 1-8的方式增加了故障的專家診斷系統(tǒng)。
⑷操作直觀、方便。全漢化的計算機界面，方便操作人員了解設備狀況，修改工藝參數、查詢產量、消耗等。
⑸增加準確的數據采集系統(tǒng)，可方便地顯示每班所用的卷煙紙、水松紙、濾嘴棒等輔助材料的消耗及各種生產數據的統(tǒng)計。
⑹增加機組的調試和運行參數設置菜單，并可按需要設置相應的保護密碼。方便機組操作人員的使用和管理。
⑺由于采用了高性能的工控計算機，能夠為生產車間的計算機化管理以及廠內的 ERP系統(tǒng)提供網絡接口，實現數據傳送和管理。還可通過國際互聯網，實現遠程通訊和遠程診斷，更好地為用戶服務。
⑻在故障顯示畫面動態(tài)地指示各個檢測元器件的狀態(tài)，以及相應的調整方法和元器件的型號說明；
⑼增加隨機說明書和電器圖紙的電子文檔，方便操作工的維修和操作，當用戶打開電器圖紙幫助文檔時，可以根據元器件的型號查找其所對應的電器圖紙，在顯示的圖紙中雙擊高亮顯示的元器件名稱即可彈出一個窗口顯示該元器件的型號和調試說明等內容。
圖 1 HJY-1 外觀示意圖
注：將原來的IT80改造為HJY-1型PROTOS 70卷接機組人機交互系統(tǒng)，現場工作時間小于一個小時！
圖 2 VE故障幫助示意圖
圖 3 SE故障幫助示意圖
圖 4 MAX故障幫助示意圖
圖 5 數據采集棒形圖顯示
圖 6 數據采集實時顯示
圖 7 動態(tài)顯示系統(tǒng)
圖 8 在線電氣圖紙
圖 9 在線幫助文件
三、ZJ17 卷接機組新型煙支重量控制系統(tǒng) HJY SRM-N3 介紹
新型煙支重量控制系統(tǒng)針對原 SRM 與重量控制有關的程序進行解讀，并完全按照其控制模式重新編程，采用 CAN-BUS 總線技術與上位機通訊，并采用 INTEL 公司的 C196 系列 16 位單片機作為主控制器，以更適應當前煙機技術的發(fā)展。
本系統(tǒng)充分利用了 C196 系列單片機的特點，用一個單片機實現原 SRM 系統(tǒng)重量控制的功能，包括 MRK2 板、 KIK 板、 SCBP 板和 DCP 板的全部功能。
應用大量開發(fā)軟件開發(fā)適合重量控制系統(tǒng)的 CAN-BUS 總線模塊，使 SRM 重量控制系統(tǒng)可以與 CAN-BUS 連接，從而與供絲、卷煙、接嘴各部分的 PLC （改造后的系統(tǒng)）交換數據，并與觸摸屏通信，顯示各種報告并接收各種設定參數。
本系統(tǒng)具有以下特點：
1、 重量計算更加精細，控制更加合理 ，分析原系統(tǒng)在核掃描器信號的讀取、補償、線性修正、數字濾波、重量換算等的處理方法；在重量計算、調節(jié)控制等方面更加準確可靠，更加準確地控制煙支單支克重，平均重量偏差也優(yōu)于原系統(tǒng)。
2、 改進了控制算法，增加了Fuzzy-PID算法，專家系統(tǒng)，對重量偏差進行修正。 可以對曾經發(fā)生過的偏差事件有記憶和經驗分析，帶有人工智能的 特性功能。提高了重量控制克服擾動的性能，收斂更快。最終使得煙支重量的正態(tài)分布曲線更陡，標準偏差得到改善。
3、 整機設計時， 考慮了<
