现场总线和PLC在GDX1/X2-CT.CV条包机控制系统（FZ系统）的应用
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摘要
本课题主要研究了卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)电控系统设计的一些原理、方法以及曲靖卷烟厂卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)电控系统重新设计与改造方案。在技术上，涉及机械、电子、电气、自动控制、PLC技术、网络技术、检测技术、现场总线技术和WINCC技术。
卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机属于GDX1／X2包装机的一部分，完成条盒成形，条油封，金拉线的包装。针对原电气控制系统技术缺点和工艺缺陷，根据实际情况，在保留原主机设备的前提下，对曲靖卷烟厂卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)电控系统重新设计，基于PLC，WinCC及现场总线的特点、优点，经过方案比较、选择，我们在改造中采用了PLCS7-300作为核心控制单元，以PROFIBUS现场总线为扩展，外挂工控机、输入输出模块，并采用WINCC组态软件作为上位机的开发和运行程序。全汉化的计算机人机界面，设备状态、数据显示及参数修改全部在触摸屏上进行等，在此方案下，我负责GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)的设备控制层和集中监控层的设计工作。
设计过程中，根据生产现场设备实际情况，认真考虑操作人员的易用性，控制系统的功能完善性，利用先进的PLC程序编制工具、编程语言及监控画面开发软件，完成了卷包设备控制层的软硬件设计和集中监控层监控画面和监控功能的设计工作，充分满足工艺控制要求。整个设计过程经历了系统方案的设计，系统软硬件的设计，以及系统调试运行几个阶段。
通过本课题的设计，构建了一种具有结构简单、高度可视化和较高数据处理能力等特点，非常适合卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)电控系统。系统的监控功能、数据管理功能在同类控制系统中处于领先水平。PLC S7-300+WinCC+PROFIBUS-DP作为一种卷包线控制系统解决方案，具有良好的开放性、可扩展性及高性能、低成本等特点，有很好的推广前景。
This topic main research cigarette packing the equipments GDX1/X2-CT. CV box packer(FZ system) electricity some principle, method that control system' s design. Combine to the equipments GDX1/X2-CT.CV of the cigarette packing of the Qu Jing cigarette factory box the packer(FZ system) electricity control system afresh design of reformation project. Involve a machine, electronics, electricity on the technique, auto control, PLC technique, network technique, examination technique, the spot total line technique and WINCC technique.
The equipments GDX1/X2-CT. CV of the cigarette packing box the packer belong to the GDX1/X2 a part of the packer, completion the box take shape, oil seal, gold pull wires of packing. Aim at original electricity control weakness and craft blemish of the system technique, according to actual circumstance, under the premise that reserve owner machine equipments, to the Qu Jing cigarette factory cigarette packing the equipments GDX1/X2-CT. CV box packer(FZ system) electricity control system afresh design, according to PLC, WinCC and the spot total the characteristics, advantage of line, through project comparison, choice, we are in the reformation adoption the PLC S7-300 be a core control unit, with PROFIBUS the spot total line for expand, outside hang work to control machine, importation output mold piece, and adoption WINCC set the Tai software be a place of honor machine of development and circulate procedure. The calculator man-machine interface that the whole Han turn, equipments appearance, data manifestation and parameter modification all in touch hold top to carry on etc., under this project, I be responsible for the packer(FZ system) equipments of a box control layer and concentration supervision layer of design work.
Design process in, according to produce the spot equipments actual circumstance, earnest consideration operation personnel of easy use sex, control system of the function perfect, make use of forerunner of the PLC procedure draw up tool, plait distance language and supervision appearance development software, completion book pack equipments control layer of soft hardware design and concentration supervision layer supervision appearance and supervision function of design work, full satisfy craft control request. The whole design process experienced a system project of design, the system soft hardware of design, and the system adjust to try movement a few stage.
Pass the design of this topic, set up 1 kind to have structure simple, height can see to turn with higher data processing ability etc. characteristics, very in keeping with cigarette packing the equipments GDX1/X2-CT. CV box packer(FZ system) electricity control system. The supervision function, data of the system management the function be placed in to lead level in the same kindly the control the system. PLC S7-300+ WinCC+conduct and actions a kind of book pack of the PROFIBUS-DP line control system solution, have to goodly open sex and can expand sex and high performance, low cost etc. characteristics, have good expansion foreground.
卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机属于GDX1／X2包装机的一部分，完成条盒成形，条油封，金拉线的包装。针对原电气控制系统技术缺点和工艺缺陷，根据实际情况，在保留原主机设备的前提下，对曲靖卷烟厂卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)电控系统重新设计，基于PLC，WinCC及现场总线的特点、优点，经过方案比较、选择，我们在改造中采用了PLCS7-300作为核心控制单元，以PROFIBUS现场总线为扩展，外挂工控机、输入输出模块，并采用WINCC组态软件作为上位机的开发和运行程序。全汉化的计算机人机界面，设备状态、数据显示及参数修改全部在触摸屏上进行等，在此方案下，我负责GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)的设备控制层和集中监控层的设计工作。
设计过程中，根据生产现场设备实际情况，认真考虑操作人员的易用性，控制系统的功能完善性，利用先进的PLC程序编制工具、编程语言及监控画面开发软件，完成了卷包设备控制层的软硬件设计和集中监控层监控画面和监控功能的设计工作，充分满足工艺控制要求。整个设计过程经历了系统方案的设计，系统软硬件的设计，以及系统调试运行几个阶段。
通过本课题的设计，构建了一种具有结构简单、高度可视化和较高数据处理能力等特点，非常适合卷烟包装设备GDX1／X2-CT．CV条盒包装机(FZ系统)电控系统。系统的监控功能、数据管理功能在同类控制系统中处于领先水平。PLC S7-300+WinCC+PROFIBUS-DP作为一种卷包线控制系统解决方案，具有良好的开放性、可扩展性及高性能、低成本等特点，有很好的推广前景。
This topic main research cigarette packing the equipments GDX1/X2-CT. CV box packer(FZ system) electricity some principle, method that control system' s design. Combine to the equipments GDX1/X2-CT.CV of the cigarette packing of the Qu Jing cigarette factory box the packer(FZ system) electricity control system afresh design of reformation project. Involve a machine, electronics, electricity on the technique, auto control, PLC technique, network technique, examination technique, the spot total line technique and WINCC technique.
The equipments GDX1/X2-CT. CV of the cigarette packing box the packer belong to the GDX1/X2 a part of the packer, completion the box take shape, oil seal, gold pull wires of packing. Aim at original electricity control weakness and craft blemish of the system technique, according to actual circumstance, under the premise that reserve owner machine equipments, to the Qu Jing cigarette factory cigarette packing the equipments GDX1/X2-CT. CV box packer(FZ system) electricity control system afresh design, according to PLC, WinCC and the spot total the characteristics, advantage of line, through project comparison, choice, we are in the reformation adoption the PLC S7-300 be a core control unit, with PROFIBUS the spot total line for expand, outside hang work to control machine, importation output mold piece, and adoption WINCC set the Tai software be a place of honor machine of development and circulate procedure. The calculator man-machine interface that the whole Han turn, equipments appearance, data manifestation and parameter modification all in touch hold top to carry on etc., under this project, I be responsible for the packer(FZ system) equipments of a box control layer and concentration supervision layer of design work.
Design process in, according to produce the spot equipments actual circumstance, earnest consideration operation personnel of easy use sex, control system of the function perfect, make use of forerunner of the PLC procedure draw up tool, plait distance language and supervision appearance development software, completion book pack equipments control layer of soft hardware design and concentration supervision layer supervision appearance and supervision function of design work, full satisfy craft control request. The whole design process experienced a system project of design, the system soft hardware of design, and the system adjust to try movement a few stage.
Pass the design of this topic, set up 1 kind to have structure simple, height can see to turn with higher data processing ability etc. characteristics, very in keeping with cigarette packing the equipments GDX1/X2-CT. CV box packer(FZ system) electricity control system. The supervision function, data of the system management the function be placed in to lead level in the same kindly the control the system. PLC S7-300+ WinCC+conduct and actions a kind of book pack of the PROFIBUS-DP line control system solution, have to goodly open sex and can expand sex and high performance, low cost etc. characteristics, have good expansion foreground.
引文
[1] SIEMENS SIMATIC S7系统、维护、编程 A1482
[2] Ma Dolores Valdes, Miguel Angel Dominguez. A Reconfigurable Communication Processor Compatible with Different Industrial Fieldbuses. Lecture Notes in Computer Science. Volume 3203/2004:1011-1016
[3] G. Lias, M. D. Valdes, M. A. Dominguez. Implementing a Fieldbus Interface Using a FPGA. Lecture Notes in Computer Science. Volume 1896/2000:175
[4] G. Cena, A. Valenzano, S. Vitturi. Integrating fieldbuses and factory intranets. International Journal of Computer Integrated Manufacturing Volume: 14 Number: 1 Page: 41-54
[5] Paul G. Ranky. Modular fieldbus designs and applications. Assembly Automation 20, no. 1 2000):40
[6] Andy McFarlane. Fieldbus review. Sensor Review 17, no. 3 (1997):204
[7] R. T. Mchaughlin. Control networks: the impact on industry. Sensor Review 17, no. 3 (1997):192
[8] Siemens AG, SIMATIC S7-300, S7-400语句表编程 参考手册 2002.5
[9] Siemens AG, SIMATIC S7-300, S7-400梯形图编程 参考手册 2002.5
[10] Siemens AG,基于PC自动化 SIMATIC WinAC产品概述 2002.1
[11] Siemens AG, WinCC Configuration Manuall 2002.1
[12] Siemens AG, WinCC Configuration Manual2 2002.1
[13] Siemens AG, WinCC Configuration Manual3 2002.1
[14] Siemens AG, SIMATC ET200 产品目录 2002.7
[15] Siemens AG, WinCC 系统描述 (V5.0) 2002.1
[16] Siemens AG, TP 270、OP 270、MP 270B 中文手册 2004.7
[17] Siemens AG, WinAC 插槽型简介 2003.11.4
[18] Siemens AG, 基于PC的自动化介绍 2003. 11.4
[19] Siemens-AG SIMATIC COM PROFIBUS Manual, Germany, Siemens AG, 1999
[20] Siemens AG, SIMATIC NET IM 180 PROFIBUS InterFace Module User Description, Germany, Sieme(?)s AG, 1997
[21] Siemens AG, SIMATIC NET IM 183-1 PROFIBUS Interface Module User Description, Germany, Siemens AG, 1996
[22] Siemens AG, SIMATIC YET IM 184 PROFIBUS Interface Module User Description, Germany, Siemens AG, 199
[23] Siemens AG, SIMATIC PROFIBUS Interface Components Product Brief, Germany, Siemens AG, 2000
[24] Siemens AG, SIMATIC NET PC-Software Operation Instructions, Germany, Siemens AG, 1997
[25] Siemens AG, SIMATIC NET LSPM2 Siemens PROFIBUS Multiplexer User Description, Germany, Siemens AG, 1999
[26] SIEMENS SIMATIC S7 PROFIBUS-DP A1477
[27] 周明．现场总线控制[M]．北京：中国电力出版社，2002．[34]．阳宪惠，徐用懋，魏庆福．现场总线技术及其应用[M]．北京：清华大学出版社，1999．
[28] 杨昌昆．PROFIBUS-DP 快速入门．北京．中国机电一体化技术应用协会现场总线(PROFIBUS)专业委员会．1999
[29] 唐济扬．现场总线(PROFIBUS)技术应用指南．北京．中国机电一体化技术应用协会现场总线(PROFIBUS)专业委员会．1999
[30] 甘永梅，李庆丰，刘晓娟等．现场总线技术及其应用．机械工业出版社．2004．6
[31] 邹益仁，马增良，蒲维．现场总线控制系统的设计和开发．北京．国防工业出版社．2003
[32] 魏军．PROFIBUS总线技术研究及监控系统的实现．南京航空航天大学硕十学位论文．2004．2
[33] 李卓．基于现场总线技术的自动测控系统研究与开发．西安交通大学硕十学位论文．2001．5
[34] 徐璐．PROFIBUS新型控制系统的研究和开发．浙江大学硕士学位论文．2000．12
[35] 皮尔·科贝斯，惠敦炎．过程自动化现场总线PROFIBUS概述．测控技术 1996，Vol．15No．5：35-37
[36] 杜京义．基于PROFIBUS-DP总线的智能采集控制器．重型机械．2003，No．4：19-21
[37] 张颖，蒋宏业，邵惠鹤．PROFIBUS总线技术的发展前景．检测与控制装置．1998，25(2)：41-44
[38] 潘晓宁，郝晓弘，张振武．PROFIBUS-DP工控网的通讯原理．1999，No5：25-28
[39] 李薇，冉蜀阳，董恒．自动控制系统网络和现场总线技术．机床电器．1999，No．5：2-17
[40] 深入浅出西门子S7_300PLC，西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团，北京航空航天大学出版社，2004年8月
[41] 深入浅出西门子WINCC V6，西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团，北京航空航天大学出版社，2004年8月
[42] 陈忠华，可编程序控制器与工业自动化系统，机工业出版社，2006年1月
[43] 邹益仁 马增良 蒲维 现场总线控制系统的设计和开发，国防工业出版社
[44] 钟肇新彭侃，可编程序控制器原理及应用(第二版)，北京，北京航空航天大学出版社，2002年9月
[45] 常恒毅，可编程序控制器，，北京，人民邮电出版社，1991
[46] 齐从谦，王士兰，PLC技术及应用，北京机械工业出版社2000．8
[47] 廖常初，PLC编程及应用，机械工业出版社
[48] 孙传友孙晓斌汉泽西张欣，测控系统原理与设计，北京航空航天大学出版社，2002年9月
[49] 王永华，现代电气及可编程控制技术，北京航空航天大学出版社，2002年9月
[50] 张培仁，自动控制技术和应用—监控网络设计，中国科学技术大学出版社，2001
[51] 徐世许，可编程序控制器，合肥，中国科学技术大学出版社，2000
[52] 张浩，现场总线与工业以太网络应用技术手册，上海，上海科技出版社，2002
[53] PLC(STEP 7)编程软件使用方法(上、下册)
[54] GDX1-8000型包装机电气控制系统
[55] GDXl-PLC电控系统，大树智能科技(南京)有限公司
[56] GD PLC控制系统技改方案，大树智能科技(南京)有限公司
[57] SIEMENS SIMAl'IC STEP7梯形逻辑参考手册
[58] SIEMENS SIMATIC STEP7 V5.3编程
[59] SIEMENS SIMATIC STEP7语句表参考手册
[60] 刘晓阳，基于现场总线的平板荫罩生产线监控系统的设计，南京航空航天大学硕士学位论文
[61] 谢宗和，吴鹃，6000型卷烟包装机监控系统设计，烟草科技/烟草设备与仪器， 1998第3期(总第130期)
[62] 程晓琳、徐用憋，现场总线控制网络模型与网络集成，测控技术
[63] 郭基凤，谢宋和，卷烟包装机PLC控制系统设计，自动化与仪器仪表，1998年 第六期(总第80期)
[64] 王原，INTERBUS-S总线及应用，电子仪器仪表用户，1998年第5期
[65] PID温度控制手册，SIEMENS
[66] GD8000 (FZ系统) 系列包装机电气图册．GD公司
[67] GD8000 (MICROII系统) 系列包装机电气图册．GD公司．
[68] GD3000包装机电气图册．GD公司
[69] GDX2 (MICROII系统) 系列包装机高级电器维修手册．GD公司
[70] GD3000包装机高级电器维修手册．GD公司
[71] GDX2机械维修手册．GD公司
[72] 包装机GDX2设备及工艺，曲靖卷烟厂
[2] Ma Dolores Valdes, Miguel Angel Dominguez. A Reconfigurable Communication Processor Compatible with Different Industrial Fieldbuses. Lecture Notes in Computer Science. Volume 3203/2004:1011-1016
[3] G. Lias, M. D. Valdes, M. A. Dominguez. Implementing a Fieldbus Interface Using a FPGA. Lecture Notes in Computer Science. Volume 1896/2000:175
[4] G. Cena, A. Valenzano, S. Vitturi. Integrating fieldbuses and factory intranets. International Journal of Computer Integrated Manufacturing Volume: 14 Number: 1 Page: 41-54
[5] Paul G. Ranky. Modular fieldbus designs and applications. Assembly Automation 20, no. 1 2000):40
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[8] Siemens AG, SIMATIC S7-300, S7-400语句表编程 参考手册 2002.5
[9] Siemens AG, SIMATIC S7-300, S7-400梯形图编程 参考手册 2002.5
[10] Siemens AG,基于PC自动化 SIMATIC WinAC产品概述 2002.1
[11] Siemens AG, WinCC Configuration Manuall 2002.1
[12] Siemens AG, WinCC Configuration Manual2 2002.1
[13] Siemens AG, WinCC Configuration Manual3 2002.1
[14] Siemens AG, SIMATC ET200 产品目录 2002.7
[15] Siemens AG, WinCC 系统描述 (V5.0) 2002.1
[16] Siemens AG, TP 270、OP 270、MP 270B 中文手册 2004.7
[17] Siemens AG, WinAC 插槽型简介 2003.11.4
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[19] Siemens-AG SIMATIC COM PROFIBUS Manual, Germany, Siemens AG, 1999
[20] Siemens AG, SIMATIC NET IM 180 PROFIBUS InterFace Module User Description, Germany, Sieme(?)s AG, 1997
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[25] Siemens AG, SIMATIC NET LSPM2 Siemens PROFIBUS Multiplexer User Description, Germany, Siemens AG, 1999
[26] SIEMENS SIMATIC S7 PROFIBUS-DP A1477
[27] 周明．现场总线控制[M]．北京：中国电力出版社，2002．[34]．阳宪惠，徐用懋，魏庆福．现场总线技术及其应用[M]．北京：清华大学出版社，1999．
[28] 杨昌昆．PROFIBUS-DP 快速入门．北京．中国机电一体化技术应用协会现场总线(PROFIBUS)专业委员会．1999
[29] 唐济扬．现场总线(PROFIBUS)技术应用指南．北京．中国机电一体化技术应用协会现场总线(PROFIBUS)专业委员会．1999
[30] 甘永梅，李庆丰，刘晓娟等．现场总线技术及其应用．机械工业出版社．2004．6
[31] 邹益仁，马增良，蒲维．现场总线控制系统的设计和开发．北京．国防工业出版社．2003
[32] 魏军．PROFIBUS总线技术研究及监控系统的实现．南京航空航天大学硕十学位论文．2004．2
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[34] 徐璐．PROFIBUS新型控制系统的研究和开发．浙江大学硕士学位论文．2000．12
[35] 皮尔·科贝斯，惠敦炎．过程自动化现场总线PROFIBUS概述．测控技术 1996，Vol．15No．5：35-37
[36] 杜京义．基于PROFIBUS-DP总线的智能采集控制器．重型机械．2003，No．4：19-21
[37] 张颖，蒋宏业，邵惠鹤．PROFIBUS总线技术的发展前景．检测与控制装置．1998，25(2)：41-44
[38] 潘晓宁，郝晓弘，张振武．PROFIBUS-DP工控网的通讯原理．1999，No5：25-28
[39] 李薇，冉蜀阳，董恒．自动控制系统网络和现场总线技术．机床电器．1999，No．5：2-17
[40] 深入浅出西门子S7_300PLC，西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团，北京航空航天大学出版社，2004年8月
[41] 深入浅出西门子WINCC V6，西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团，北京航空航天大学出版社，2004年8月
[42] 陈忠华，可编程序控制器与工业自动化系统，机工业出版社，2006年1月
[43] 邹益仁 马增良 蒲维 现场总线控制系统的设计和开发，国防工业出版社
[44] 钟肇新彭侃，可编程序控制器原理及应用(第二版)，北京，北京航空航天大学出版社，2002年9月
[45] 常恒毅，可编程序控制器，，北京，人民邮电出版社，1991
[46] 齐从谦，王士兰，PLC技术及应用，北京机械工业出版社2000．8
[47] 廖常初，PLC编程及应用，机械工业出版社
[48] 孙传友孙晓斌汉泽西张欣，测控系统原理与设计，北京航空航天大学出版社，2002年9月
[49] 王永华，现代电气及可编程控制技术，北京航空航天大学出版社，2002年9月
[50] 张培仁，自动控制技术和应用—监控网络设计，中国科学技术大学出版社，2001
[51] 徐世许，可编程序控制器，合肥，中国科学技术大学出版社，2000
[52] 张浩，现场总线与工业以太网络应用技术手册，上海，上海科技出版社，2002
[53] PLC(STEP 7)编程软件使用方法(上、下册)
[54] GDX1-8000型包装机电气控制系统
[55] GDXl-PLC电控系统，大树智能科技(南京)有限公司
[56] GD PLC控制系统技改方案，大树智能科技(南京)有限公司
[57] SIEMENS SIMAl'IC STEP7梯形逻辑参考手册
[58] SIEMENS SIMATIC STEP7 V5.3编程
[59] SIEMENS SIMATIC STEP7语句表参考手册
[60] 刘晓阳，基于现场总线的平板荫罩生产线监控系统的设计，南京航空航天大学硕士学位论文
[61] 谢宗和，吴鹃，6000型卷烟包装机监控系统设计，烟草科技/烟草设备与仪器， 1998第3期(总第130期)
[62] 程晓琳、徐用憋，现场总线控制网络模型与网络集成，测控技术
[63] 郭基凤，谢宋和，卷烟包装机PLC控制系统设计，自动化与仪器仪表，1998年 第六期(总第80期)
[64] 王原，INTERBUS-S总线及应用，电子仪器仪表用户，1998年第5期
[65] PID温度控制手册，SIEMENS
[66] GD8000 (FZ系统) 系列包装机电气图册．GD公司
[67] GD8000 (MICROII系统) 系列包装机电气图册．GD公司．
[68] GD3000包装机电气图册．GD公司
[69] GDX2 (MICROII系统) 系列包装机高级电器维修手册．GD公司
[70] GD3000包装机高级电器维修手册．GD公司
[71] GDX2机械维修手册．GD公司
[72] 包装机GDX2设备及工艺，曲靖卷烟厂