施耐德PLC在烟草工业自动化领域中的应用

周炳兰 叶 玮 霍 超/文

施耐德PLC在烟草工业自动化领域中的应用

周炳兰 叶 玮 霍 超/文

本文结合某烟叶公司复烤厂自动化物流系统工程案例，阐述了施耐德可编程控制器在烟草工业领域中的应用。从新建项目开始到主控制器和子站的硬件配置以及变量的创建和程序开发，详细介绍了施耐德编程软件和组态软件的使用，并通过软件集成的仿真器对所开发程序进行仿真测试，对测试结果进行分析最终得出可行结论。

自动化系统、可编程控制器、烟草工业、M580、Modbus

本文结合工程案例，阐述了施耐德可编程控制器在烟草工业领域中的应用，从新建项目开始到主控制器和子站的硬件配置以及变量的创建和程序开发，通过整个项目设计阶段流程，详细介绍了施耐德编程软件和组态软件的使用，并通过软件集成的仿真器对所开发程序进行仿真测试，测试结果满足设计工程案例要求。

一、关于施耐德可编程逻辑控制器（PLC）

施耐德电气（中国）有限公司旗下可编程逻辑控制器（PLC）产品是专门面向过程控制而设计的通用自动化系统平台，具有强大的对离散量、模拟量及过程回路控制方面的处理能力以及开放、灵活、耐用和可持续等特性。施耐德Modicon公司推出的Modbus通讯协议成为当今自动化领域里的通讯标准，后续推出的专门面向过程控制而设计的自动化系统平台Quantum通用自动化系统，继承并扩展了Modicon产品一贯的特点，并融入了当今最新的IT技术和网络技术，具有结构灵活、功能强大、使用简便、性价比高、集成度高、兼容性好以及广泛开放性等特点，不断推动和领导着自动化技术的发展方向和潮流。

施耐德PLC主要应用在终端用户和机械设备制造领域，应用的行业广泛，包括钢铁、冶金、电力、石化、交通、污水、市政、玻璃、水泥、有色金属、采矿业、汽车、食品饮料和制药等领域。本文结合某烟叶公司复烤厂自动化物流系统工程案例，介绍了施耐德PLC在烟草工业自动化领域的具体应用情况。

二、工程案例系统简介

本工程案例选用施耐德M580系列PLC，该产品配置了功能强大的处理器，具有高水平的网络通讯计算能力、显示功能以及自动控制应用程序。通讯处理器采用BMENOC0301以太网卡，支持EtherNet/IP、Modbus TCP/IP网络控制架构。控制箱内I/O模块采用施耐德STB系列I/O子站。设备层采用星型链接的方式将子站IO模块以及其他联网设备接入控制网络。

图1为工程案例电控系统配置图，电控系统主控制器通过网络交换机与现场子站以Modbus协议进行通讯，现场执行器件、电机以及检测器件直接或间接连接到现场子站，并通过现场操作员终端对设备状态进行实时监控。

该工程的物流自动化系统由成品烟包信息录入及码垛组盘、入库输送系统、自动化立体仓库、出库输送系统、装车发货等组成。主要具有以下功能：

1.成品烟包组盘区：完成成品烟包的信息录入及码垛组盘功能；

2.入库输送区：完成成品烟包托盘的入库输送功能和空托盘的补货；

3.成品高架库区：完成成品烟包存储单元的自动存储功能；

4.出库输送区：完成成品烟包存储单元的自动出库、出库输送、信息校验、余料返库等功能。

三、主控制器及子站硬件组态

本工程案例PLC编程、调试软件平台采用施耐德编程软件Unity Pro 10.0。打开Unity Pro新建项目，根据提示选择所采用PLC版本。项目新建完成后，通过“项目浏览器”中的配置选项在PLC机架中添加电源以及输入输出等所需模块。

现场子站STB组态采用施耐德软件Advantys，打开Unity Pro软件中的DTM浏览器，右击CPU，选择添加子站通讯模块后，双击已添加子站，在弹出的窗口中点击Advantys按钮启动Advantys软件，在Advantys软件中添加所需子站电源以及输入输出模块。

需要注意的是，当所插入的模块总功率超过限制，需添加逻辑电源模块，否则会造成输入输出模块无法正常工作。组态时，点击工具栏中的Resource Analysis，在弹出的窗口中可以直观地显示当前组态模块的总功率是否超过极限，如图2。

图1 ： 电控系统配置图

图2 ： 硬件功率分析表

图3 ：DDT类型结构体

图4 ：仿真模型

图5 ：程序监控

图6 ： 动态数据表初始值

图7 ：动态数据表终止值

四、程序开发

施耐德编程软件Unity Pro为用户提供了FBD、LD、SFC、IL以及ST编程语言，本工程采用较为直观的LD（梯形图）进行编程。通过项目浏览器中的“变量和FB实例”创建项目所需变量以及功能块。创建变量时，可以通过DDT类型创建结构体和数组，在变量中嵌套已创建的结构体或者数组，如图3。

本工程通过DFB类型创建了用于物流输送系统信息传递的类型SUB_M_M_INFO，以及用于站台信息存储的结构体M_INFO。为便于分析，本文模拟工程案例建立了简单的仿真模型，如图4，其中包括站台101和102，用于测试该自动化仓储物流系统物料输送时信息传递是否成功。

101站台上的物料输送至站台102，当传递信息条件满足时，101上的物料信息自动传送到102站台上，同时101物料信息清零。在程序块test中调用SUB_ M_M_INFO类型，程序如图5所示，当DFB类型SUB_M_M_INFO的端口M0_TO_M1状态由“false”跳变至“true”时，表示信息传递条件满足，如果类型SUB_M_M_ INFO程序没有问题，站台101上的信息将传递至站台102。

五、仿真调试

施耐德编程软件Unity Pro集成了仿真模拟器，便于用户对所开发程序进行仿真调试，解决程序中存在的问题，减少现场调试周期。

程序开发完成后，点击编程软件Unity Pro工具栏中的“仿真模式”按钮，再点击测试连接按钮，当提示“成功连接到当前选择的目标”时，表示编程器与PLC仿真器连接成功。点击工具栏中的“连接”按钮，再点击“PLC --> 将项目传输到PLC”按钮将程序下载到PLC仿真器中，传输完成再点击工具栏运行按钮即可监控程序，如图5。

在动态数据表中新建一个监控数据表，表中监视站台101和站台102上的数据信息。如图6，逻辑中BQ1_101采用常闭点，即BQ1_101信号为0时，程序逻辑为1，因此该信号点不用更改，在102上添加物料信息，目标地址指向102。手动将OP_AUTO和BQ1_102置为1，传递信息条件满足，站台101上的数据信息立即传输到站台102上，同时站台101信息清零，如图7终止值所示，仿真结果符合预期设计要求，DFB类型SUB_M_M_ INFO功能块满足信息传递功能。

作者单位为昆明昆船物流信息产业有限公司