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PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在寶雞卷煙廠自動化物流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

2012-08-15 00:44劉慶明
中國科技信息 2012年6期
關(guān)鍵詞:令牌主站輔料

劉慶明

陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠 721013

PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在寶雞卷煙廠自動化物流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

劉慶明

陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠 721013

自動化物流系統(tǒng)以西門子S7-400系列PLC為基礎(chǔ),采用工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線等先進技術(shù),將上位監(jiān)控、現(xiàn)場觸摸屏、現(xiàn)場輸送設(shè)備、變頻器等連接組合成一個工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),從而實現(xiàn)物流系統(tǒng)設(shè)備自動監(jiān)控及信息共享,為企業(yè)原輔材料及成品高效儲存、管理、決策奠定堅實基礎(chǔ)。

自動化物流系統(tǒng);以太網(wǎng);PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線

自動化物流系統(tǒng)集機、電、光、網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線及信息技術(shù)等為一體, 采用巷道式自動堆垛機、條碼自動識別儀、紅外線通訊、激光定位導(dǎo)引、機器人自動碼垛、網(wǎng)絡(luò)通訊等先進技術(shù),提高了倉庫空間利用率、加快了貨物存取速度,減輕了人員勞動強度及庫存資金積壓,有效提升了企業(yè)自動化、信息化、智能化生產(chǎn)管理水平,使企業(yè)信息得到及時共享,使合理安排生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率成為可能。

在自動化物流系統(tǒng)中,現(xiàn)場總線技術(shù)有著重要的應(yīng)用領(lǐng)域,如寶雞卷煙廠自動化物流系統(tǒng)(包括配方、輔料、成品、嘴棒共四個自動化物流系統(tǒng))中就大量應(yīng)用了Profibus現(xiàn)場總線技術(shù),

下面以具有代表性的輔料自動化物流系統(tǒng)為例進行分析。

1、輔料自動化物流系統(tǒng)總體概況及主要設(shè)備

輔料自動化物流系統(tǒng)負(fù)責(zé)對煙支卷接與包裝所需輔料按一定比例進行合理配盤,按“先進先出”、“出庫優(yōu)先”的原則進行出入庫作業(yè),并按要求將所需輔料自動運送至各卷接包機臺,并能完成輔料數(shù)量、質(zhì)檢、入庫、出庫等信息的全程跟蹤、查詢、報表統(tǒng)計、打印功能。

輔料自動化物流系統(tǒng)總庫存貨位2340個。主要設(shè)備有:巷道式堆垛機(3臺,日本豐田公司)負(fù)責(zé)自立庫區(qū)存取輔料托盤;AGV激光導(dǎo)引小車(6臺,羅格萊公司)負(fù)責(zé)將輔料托盤自立庫出貨口運至各要料卷接包機臺并將機臺余料或空托盤運回立庫空托盤及余料回收口;高速往復(fù)式穿梭車(1臺,DEMATIC公司)及輸送設(shè)備(60余臺套,DEMATIC公司)負(fù)責(zé)在各貨位之間輸送輔料托盤。

設(shè)備平面布局分為入庫區(qū)、立庫區(qū)和出庫區(qū)。

入庫區(qū)負(fù)責(zé)卷煙輔料的入庫,根據(jù)生產(chǎn)計劃,作出各品牌卷煙所需輔料的備料配盤,入庫區(qū)對空托盤組自動分發(fā)以滿足入庫所需單個空托盤,并對已經(jīng)配好料的托盤進行條碼掃描,并將該托盤輔料信息與條碼進行一體式記憶。立庫區(qū)負(fù)責(zé)貯存已經(jīng)配好盤的輔料。出庫區(qū)負(fù)責(zé)根據(jù)各卷接包機臺的要料需求,從立庫區(qū)按照先進先出原則將所需輔料盤出庫,之后由全自動AGV小車運送至各生產(chǎn)機臺,并對余料及空托盤進行及時回收。

2、輔料自動化物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動化物流系統(tǒng)分為倉庫管理WMS系統(tǒng)和倉庫控制WCS系統(tǒng)。

倉庫管理WMS系統(tǒng)實現(xiàn)物料信息的收集、處理、傳送、存儲和分析,倉庫管理人員可以查看庫內(nèi)各設(shè)備的運行狀態(tài)、物料儲存信息,全面了解倉庫的儲運情況,并將出入庫任務(wù)及時下達至倉庫控制WCS系統(tǒng)。

倉庫控制WCS系統(tǒng)對WMS系統(tǒng)下達的物料出入庫任務(wù)依據(jù)任務(wù)均衡、路徑最短、優(yōu)先級調(diào)度、堵塞就近處理等原則,通過各種通訊方式與物料輸送機存儲設(shè)備進行信息交互,完成WMS系統(tǒng)下達的物料入庫、出庫、質(zhì)量抽檢、盤點等任務(wù),并實時向WMS系統(tǒng)反饋設(shè)備實際運行狀態(tài)及庫存等信息,協(xié)調(diào)控制輸送機、堆垛機、穿梭車及自動引導(dǎo)小車等現(xiàn)場設(shè)備的相互配合運轉(zhuǎn),并將各現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和通訊數(shù)據(jù)向WMS系統(tǒng)進行實時反饋。

3、PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)特點及在WCS系統(tǒng)中的應(yīng)用

PROFIBUS,是一種國際化,開放式。不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由3個兼容部分組成,即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。Profibus可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場底層到車間級網(wǎng)絡(luò)化,與其他現(xiàn)場總線相比,Profibus的重要優(yōu)點是具有穩(wěn)定的國際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證,并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性,它包括了加工制造、過程和數(shù)字自動化等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,并可同時實現(xiàn)集中控制、分散控制和混合控制三種方式。

PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式,主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán)(令牌),令牌在所有主站中循環(huán)一周的最長時間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中,令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信,向從站發(fā)送或讀取信息,也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信。

W C S系統(tǒng)采用西門子P C I L 4 3 PIV工控機作上位機,通過SIEMENS CP1613與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(菲尼克斯14TX/2FX)相連,同時主控S7-400系列PLC及自動巷道式堆垛機也與工業(yè)以太網(wǎng)交換機相連,主控PLC系統(tǒng)則通過CPU模塊自帶的PROFIBUS-DP接口與分布在各現(xiàn)場的帶PROFIBUS-DP接口的設(shè)備(如條碼掃描儀、變頻器、分布式I/O、現(xiàn)場顯示及操作終端等)完成輔料物流自動化系統(tǒng)組態(tài)、運行、操作等功能。

采用帶Profibus-DP接口的S7-400系列PLC作為系統(tǒng)的過程控制主站,將分布在現(xiàn)場的智能設(shè)備與各種分布式I/O從站通過Profibus總線進行連接并實現(xiàn)數(shù)字信息交換(如數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)定等)及過程控制。Profibus站的分布式I/O選用ET200S系列模塊;操作員終端(DIGITAL GP2500-TC41~24W)、條碼設(shè)備(CLV421)等都帶有Profibus-DP接口,作為Profibus-DP的從站。

設(shè)備控制層的主要設(shè)備組成:由主控制柜、配電柜、現(xiàn)場控制柜、分布式I/O、現(xiàn)場操作員終端、現(xiàn)場總線組件等組成??刂葡到y(tǒng)可以獨立完成自動化物流系統(tǒng)所有設(shè)備的運行、停機、故障報警等各種過程控制,通過現(xiàn)場操作員終端,可以實現(xiàn)單機/自動切換、對每臺設(shè)備進行手動操作及狀態(tài)指示等功能。

PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場設(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳送,主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息??偩€循環(huán)時間必須要比主站(PLC)程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外,PROFIBUS-DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信,專門用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/ O的通信,使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信號傳輸,不僅可節(jié)約大量信號傳輸電纜,更重要的是可以提高信息交互速率及可靠性,較傳統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信號采集方式而言,具有顯著的優(yōu)越性。

4、應(yīng)用體會

Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)在自動化物流系統(tǒng)中的大量應(yīng)用,不僅使員工從簡單、重復(fù)的勞動中解脫出來,實現(xiàn)了對各種原料、輔料和成品使用情況的科學(xué)統(tǒng)計、分析和有效管理,而且有效提升了企業(yè)的自動化水平和競爭實力,將成為自動化物流系統(tǒng)控制領(lǐng)域的主流方向。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.046

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