孙长春，初敏霞

（大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116033）

PROFINET通讯系统在一次法炼胶生产线的应用

孙长春，初敏霞

（大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 大连 116033）

主要介绍PROFINET通讯在一次法生产线上的应用及其特点。论述了一次法生产线的控制系统在采用了西门子PROFINET通讯后的先进性和现场应用情况等。

一次法生产线；PROFINET通讯；配方数据；密炼；开炼；胶料

一次法生产线是目前世界上较先进的胶料混炼技术，其开炼机操作实现了无人化，通过自动控制的翻胶和倒胶装置实现胶料的自动化稳定生产，由于整条生产线都联网通讯，故障诊断完全数字化，全部诊断信息完全可以在触摸屏上查阅，极大方便了用户的安装、调试、故障排除以及维护保养，为用户节省了人力的投资、节省了安装费用，尤其大大缩短故障排除时间，从而为用户挽回因此造成的经济损失。随着自动化控制技术的迅猛发展，许多先进的网络通讯技术被广泛应用，减少停机率、降低维护成本等已成为轮胎加工行业中提高竞争力的几大重要原因。

1 一次法生产线的应用

一次法生产线采用1台密炼机、1台初级开炼机、多台并行次级开炼机的炼胶工艺，胶料经过密炼排胶后进入初级开炼机，经过初级开炼机的冷却、添加硫化助剂母胶，然后进入胶料分流输送系统中，并按时序分派到周围的多台次级开炼机上进行进一步炼胶，次级开炼机每台的炼胶时间可以是密炼时间的4倍，从而保证炼胶均匀的效果，次级开炼机排胶后，通过胶料收集系统，进入胶料合流输送系统，然后经过胶片冷却系统冷却、出片，从而完成整个炼胶过程（见图1）。此工艺方法可以减少厂房占地，减少设备占用面积，减少用工人数，大幅度提高炼胶质量和炼胶产能，从而实现炼胶的高质量、高效率、节能低碳、低成本的目的。

2 控制系统构成

本生产线采用西门子S7-300系列CPU 317-2 PN/DP，其内置2个PROFINET接口，通过交换机X208与远程I/O从站、附属变频器、触摸屏及主传动系统进行以太网通讯；通过扩展的以太网通讯模块CP343-1与密炼机、胶片冷却、胶料运输系统以及上辅机工控机进行以太网通讯。

本系统构成如下：

（1） 初级开炼机1台：设置一现场操作台，能进行手自动操作，操作台上配置触摸屏，通过配方设定画面可进行联网或离线的工艺参数监控及修改，通过不同的监控画面能对系统中所有设备的工作状态进行在线监视、故障查询，操作台上方还配置视频监控系统。

（2） 次级开炼机4台：设置一现场操作箱，能进行手自动操作，操作箱上配置触摸屏，通过配方设定画面可进行联网或离线的工艺参数监控及修改，通过不同的监控画面能对本机工作状态进行在线监视、故障查询。

图1 一次法布置图

（3） 压片用开炼机1台：将胶料快速压片并输送至胶片冷却。

（4） 胶料运输系统完成炼胶过程的自动输送及各开炼机任务分配管理， 工艺参数的设置保存，生产数据的保存及自动报表输出。输送系统全部采用变频驱动，并与开炼机排胶进行速度的同步控制，各设备间采用以太网进行实时数据交换及联动控制。

（5） 上位机为本系统提供配方数据、工艺配方数据、本系统需要的相关运行状况信息，配方实时数据由本系统提供给上辅机。开炼机能根据工艺参数进行在线自动调速、自动调距、温度控制等。

2.1 PROFINET通讯的优势

以太网通讯具有以下重要优点：

（1）由于其连接方法是采用通用性比较强的RJ45接口，可实现快速调试。

（2）由于在必要时可通过交换技术获得较强的扩展性能，以太网的通讯性能几乎不受限制。

实现不同应用领域的互联互通，例如办公环境与生产环境。

（3）可通过WAN（广域网），如ISDN或因特网进行连接，实现公司级通讯。

（4）PROFINET是开放、创新的工业以太网标准，能满足工业自动化的全部要求，实现集成式全公司范围通讯。

PROFINET用于直接连接分布式现场设备到工业以太网，以及以同步模式用于运动控制解决方案。借助可实现纵向集成和故障安全型应用的组件技术。

PROFINET还能实现分布式自动化系统。

PROFINET也支持控制器至控制器的通讯。

2.2 PROFINET通讯方式的应用

本控制系统采用西门子S7-300系列可编程控制器。CPU选用317-2 PN/DP，其本体集成了2个PROFINET接口，放置于初级开炼机的控制柜内。由于炼胶工艺的要求，初级开炼机位于密炼机下方，属于一次法的前端工序，所以不能停机；而4台次级开炼机是并排放置，其中任意一台可随时停机或断电，但不能影响整条一次法生产线的运行，所以在网络组态时就设计了如下方案：初级开炼机的CPU、I/O从站、触摸屏、附属变频器及主传动，采用串联的方式接入交换机X208中，其他4台次级开炼机也采用相同的方式接入交换机中。这样5台设备就以并联的方式接入同1个交换机，共同使用1个CPU。

通过扩展的以太网通讯模块CP343-1与密炼机、胶片冷却、胶料运输系统以及上辅机工控机进行以太网通讯。主要实现与密炼机 、胶片冷却、胶料运输系统的信号联锁功能，实时采集上辅机给出的配方数据，及时下传给每一台开炼机，并将每台开炼机的实时数据、报警信息等快速、准确的传送给上辅机。

系统组态见图2。

图2 系统组态

3 控制系统的先进性

（1）此条一次法生产线的5台开炼机采用1个CPU控制，降低了电气采购成本，采用PROFINET通讯方式，所有的设备都采用此通讯方式，真正做到了一网到底，同时也增强了设备自动化的稳定性。

（2）开炼机触摸屏具有配方的下载和修改功能，通过以太网从上辅机获取配方数据并进行自动控制，同时每台开炼机触摸屏也可以存储配方数据，避免因上辅机故障而导致设备无法高效的生产。在上辅机异常情况下，可以经由人机界面设定、监控、存储常用工艺配方参数。在人机界面上输入配方作业条件时，必须先输入密码，才能进入设定画面，按照配方作业条件进行设定，确认后方可启动自动作业，确保混炼生产过程的保密性。配方设定见图3。

图3 配方设定

（3） 数据管理

a.控制系统能以报表形式对各类数据进行管理,这些报表均可在上位机上查阅或在打印机上打印出来。

b.开炼机上作业情况记录:

每一车在开炼机上实际作业时间、实际速度、温控水温度等质量记录自动采集，形成报表。

每一车在开炼机上实际作业机台、每一步的辊距值、辊速度、总作业时间、温控水温度、药品投放等质量记录自动采集，形成报表。

c.药品作业情况记录:

药品投放时每一个药品确认结果、投入时间、投入数量、操作工工号等等质量记录自动采集，形成报表。

班运行记录报表:某月、某日、某班共运行了哪些配方，各配方的运行次数及起止时间。配方报表:某种配方的名称、编号、内容。

报警记录:某月、某日、某班故障发生的时间、位置等数据。

物料统计:某月、某日、某班的物料消耗情况。

4 结束语

一次法生产线控制系统采用的PROFINET通讯方式，将企业级网络、控制级网络、设备级网络完全融合在一起：将一个控制器连接至多个不同的设备，同时降低配线成本并增加额外的功能，增强了系统设计和配置的灵活性；建立了复杂分散式的I/O系统，为不同过程间的线路互锁和同步提高了高性能、抗故障、可确定的通讯；增强了工厂中各部门之间的信息传输，让用户在办公室中就可以看见设备现场的运行状态。

[1] 工业通讯.2011.

Application of PROFINET communication system in one stage production line

Application of PROFINET communication system in one stage production line

Sun Changchun,Chu Minxia
(Dalian Rubber Plastic Machinery Co., LTD., Dalian 116033, Liaoning, China)

This paper mainly introduces the application and characteristics of PROFINET communication in one stage production line .And introduces advanced nature and application of one stage production line after adopted SIEMENS PROFINET communication.

one stage production line; PROFINET communication; mixing; mill; rubber mass

TQ330.493

1009-797X(2016)19-0057-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.19.010

（R-01）

孙长春（1975-）， 男，1998年毕业于辽宁工学院工业电气自动化专业，学士学位，副高级工程师，主要从事密炼机、挤出压片机和开炼机的电气设计及调试工作。

2016-08-16