PC和PLC总线控制技术在海底光缆护套生产线上的应用
日期：2006-4-20 0:27:46 来源：本文摘自《PLC&FA》
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我国拥有300万平方公里的海域、近二万多公里长的海岸线以及众多岛屿，是一个海洋大国。沿海各省不仅是我国经济最发达地区，而且在近海蕴藏着丰富的石油和天然气资源，对通讯的需求日益增加;另外，原来铺设的海底通信电缆，由于电缆通信容量小，抗干扰性差，老化现象严重，在大多数情况下必须使用海底光缆才能彻底解决岛屿的通信问题。早在1986年，我单位就生产出国内第一条海底光缆。此后，海缆的结构不断变化，设备制造工艺也在不断的更新。我单位研制的海底光缆生产线也采用了不少国内外先进技术，其中PC和西门子S7系列PLC在海底光缆护套生产线电气主控系统上的应用就是一个主要方面。
海底光缆护套生产线主要用途是海底光缆用光纤松套不锈钢管护套的大长度生产，该生产线主要有Φ2500地轨龙门行走式主动放线架、主动放线张力控制装置、SJ30卧式挤出机(挤热熔胶)、SJ90挤出机、2m移动冷水冷却水槽及水箱、8m热水冷却水槽及水箱、12m温水冷却水槽及水箱、30m冷水冷却水槽、吹干装置、履带式牵引机、火花试验机、测径仪、收线张力同步器、Φ3150地轨龙门行走式收排线架和相应的电气控制系统等组成(如图1所示)。整条生产线的长度为83m。
3 生产线电气控制系统结构
海底光缆护套生产线电气控制系统是一个较大的控制系统，整个系统主要控制对象为:地轨龙门的放线，SJ30的加热和护套挤出，SJ90的加热和外护套挤出，牵引同步，地轨龙门的收排线，水槽温度的控制，张力的控制，外径的控制等。系统控制点数的分类情况与统计见表1。
由于控制点数多，生产线较长，加之采用占地面积较小、承重能力较高的地轨龙门行走式主动收放线架，如果采用单PLC控制系统，不仅系统复杂，不适应于生产线的易安装、易维护和低故障率的要求，而且可靠性不能保证。我们经过综合分析，决定采用了分布式的PROFIBUS-DP现场总线网。
PROFIBUS是近年来国际上最为流行的现场总线，也是目前数据传输率最快的一种现场总线(传输率可达12M波特)，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，已成为最重要的现场总线标准，在很多领域内有广泛地应用。正是基于PROFIBUS现场总线技术上的成熟和开放性，以及在实际应用后的经济效果，因此我们在海底光缆护套生产线控制系统中选用了MPI+DP的总线控制方式。
如图2所示，整个控制系统由1台上位机、1台Profibus-DP主站和2台Profibus-DP从站及其他控制设备组成。我们之所以在生产线中选择使用西门子公司的S7系列PLC，是因为它具有高速、多功能、系统化、网络化、结构简单、安装方便、系统组织灵活、可靠性高、维护方便等特点。PLC的每一个I/O出现故障时，只需要调换有故障的模块，而不需长时间的停产进行设备维修，特别适合于我们当前竞争日益激烈的光缆市场。网络化和通讯强化通讯能力也是该PLC的一个重要特点。
3.1 PROFIBUS
Profibus-DP主站采用SIMATIC S7-300的系列模块，作为控制中心的CPU采用西门子公司新推出的CPU313C-2DP，它具有强大的数据处理能力，不仅集成了MPI通讯口，而且集成了Profibus-DP现场总线接口，同时还可插入MMC存储卡，可以有效的防止以前由于使用电池保存程序而造成的PLC程序易丢失的问题;还集成了16点的数字量输入和16点的数字量输出，具有较高的性价比。主站还配有两块SM334和一块SM321，可进行除放线和收线从站控制部件外的生产线其它部分的直接控制。
Profibus-DP从站处于经济方面考虑采用SIMATIC S7-200的系列模块。CPU采用cpu224，EMM277从站模块经过I/O总线连接到CPU224中，Profibus网络经过EMM277的DP通讯口，从而将S7-224CPU连接到Profibus--DP网络中。作为DP从站，EMM277可从主站接受和发送数据，从而完成从站CPU224与主站CPU313C-2DP的数据交换。通过PROFIBUS-DP网络可使操作人员方便的、实时的掌握生产线运行状况。
1 引言
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我国拥有300万平方公里的海域、近二万多公里长的海岸线以及众多岛屿，是一个海洋大国。沿海各省不仅是我国经济最发达地区，而且在近海蕴藏着丰富的石油和天然气资源，对通讯的需求日益增加;另外，原来铺设的海底通信电缆，由于电缆通信容量小，抗干扰性差，老化现象严重，在大多数情况下必须使用海底光缆才能彻底解决岛屿的通信问题。早在1986年，我单位就生产出国内第一条海底光缆。此后，海缆的结构不断变化，设备制造工艺也在不断的更新。我单位研制的海底光缆生产线也采用了不少国内外先进技术，其中PC和西门子S7系列PLC在海底光缆护套生产线电气主控系统上的应用就是一个主要方面。
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2 海底光缆护套生产线
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海底光缆护套生产线主要用途是海底光缆用光纤松套不锈钢管护套的大长度生产，该生产线主要有Φ2500地轨龙门行走式主动放线架、主动放线张力控制装置、SJ30卧式挤出机(挤热熔胶)、SJ90挤出机、2m移动冷水冷却水槽及水箱、8m热水冷却水槽及水箱、12m温水冷却水槽及水箱、30m冷水冷却水槽、吹干装置、履带式牵引机、火花试验机、测径仪、收线张力同步器、Φ3150地轨龙门行走式收排线架和相应的电气控制系统等组成(如图1所示)。整条生产线的长度为83m。
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3 生产线电气控制系统结构
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海底光缆护套生产线电气控制系统是一个较大的控制系统，整个系统主要控制对象为:地轨龙门的放线，SJ30的加热和护套挤出，SJ90的加热和外护套挤出，牵引同步，地轨龙门的收排线，水槽温度的控制，张力的控制，外径的控制等。系统控制点数的分类情况与统计见表1。
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由于控制点数多，生产线较长，加之采用占地面积较小、承重能力较高的地轨龙门行走式主动收放线架，如果采用单PLC控制系统，不仅系统复杂，不适应于生产线的易安装、易维护和低故障率的要求，而且可靠性不能保证。我们经过综合分析，决定采用了分布式的PROFIBUS-DP现场总线网。
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PROFIBUS是近年来国际上最为流行的现场总线，也是目前数据传输率最快的一种现场总线(传输率可达12M波特)，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，已成为最重要的现场总线标准，在很多领域内有广泛地应用。正是基于PROFIBUS现场总线技术上的成熟和开放性，以及在实际应用后的经济效果，因此我们在海底光缆护套生产线控制系统中选用了MPI+DP的总线控制方式。
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如图2所示，整个控制系统由1台上位机、1台Profibus-DP主站和2台Profibus-DP从站及其他控制设备组成。我们之所以在生产线中选择使用西门子公司的S7系列PLC，是因为它具有高速、多功能、系统化、网络化、结构简单、安装方便、系统组织灵活、可靠性高、维护方便等特点。PLC的每一个I/O出现故障时，只需要调换有故障的模块，而不需长时间的停产进行设备维修，特别适合于我们当前竞争日益激烈的光缆市场。网络化和通讯强化通讯能力也是该PLC的一个重要特点。
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3.1 PROFIBUS
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Profibus-DP主站采用SIMATIC S7-300的系列模块，作为控制中心的CPU采用西门子公司新推出的CPU313C-2DP，它具有强大的数据处理能力，不仅集成了MPI通讯口，而且集成了Profibus-DP现场总线接口，同时还可插入MMC存储卡，可以有效的防止以前由于使用电池保存程序而造成的PLC程序易丢失的问题;还集成了16点的数字量输入和16点的数字量输出，具有较高的性价比。主站还配有两块SM334和一块SM321，可进行除放线和收线从站控制部件外的生产线其它部分的直接控制。
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Profibus-DP从站处于经济方面考虑采用SIMATIC S7-200的系列模块。CPU采用cpu224，EMM277从站模块经过I/O总线连接到CPU224中，Profibus网络经过EMM277的DP通讯口，从而将S7-224CPU连接到Profibus--DP网络中。作为DP从站，EMM277可从主站接受和发送数据，从而完成从站CPU224与主站CPU313C-2DP的数据交换。通过PROFIBUS-DP网络可使操作人员方便的、实时的掌握生产线运行状况。
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