1. 引言
卷煙工業是中國國民經濟的支柱產業之一，卷煙工業的技術進步和生產效率的提高對國民經濟的發展有著重要意義。中國煙草工業總公司從80年代初期開始進口卷煙生產線，主要有MOLINS，PROTOS，SASIB，GD，FOCK等公司的產品，其中以英國MOLINS公司的MARK系列卷煙生產線進口最多。S9/PA9濾嘴卷煙生產線是MOLINS公司的最新也是最后型號的卷煙機械，它綜合了MARK-9-5和MARK-10卷煙生產線的優點，設計先進，結構合理，控制功能完善，易于操作。盡管Super9/PA9濾嘴卷煙生產線具有上述優點，但是在現場的使用中仍然暴露出很多不足，主要有以下幾個方面：
（1） 其電控系統核心采用8085微處理器，配以大量的專用電路板，因而通用性差，故障率高。由于MOLINS公司的轉產，專用電路板更換困難，不易維修。
（2） 故障和機器運行狀態顯示過于簡單，僅用17個指示燈表示60余種故障和運行狀態，一旦發生故障，難以迅速判斷故障原因，不利于迅速排除故障，保障機器連續運行。
（3） 運行參數修改必須在停機狀態下在專用的電路板上進行，采用撥動開關設置，因而不能連續修改參數，調節范圍廣，且不能在運行中調節。
（4） 設備維修或故障排除時沒有專門的設備判斷故障是電氣引起還是由機械引起的，難以測試各個動作點有無故障。
（5） 生產數據統計簡單，只統計成品煙一項，不能保存統計結果。
（6） 邏輯控制功能已經固化，不能進行修改。
基于上述問題，Super9/PA9濾嘴卷煙生產線的改造勢在必行。
2. 系統概述
Super9又簡稱超9，是一部每分鐘能生產6500只無嘴煙支的卷煙機，與它配合工作的接嘴機是PA9。Super9卷煙機與PA9接嘴機以機組形式提供給用戶。它將煙絲、卷煙紙卷制成符合工藝要求的普通圓形雙倍長煙支，送入接嘴機進行二次分切、接裝濾嘴后，形成普通的帶過濾嘴的煙支。為了實現高速、高效率、低材料消耗的功能，機器具有許多一流的功能，這些功能是由電機、烙鐵、離合器、繼電器、高壓空氣電磁閥和真空電磁閥完成的。輸入到這些電器硬件的部件的控制信號是來自開關或經過邏輯電路處理后的傳感器信號。輸出信號主要用來控制電機、電磁閥等。本系統的輸入信號大約有110個，輸出信號大約有70個。
Super9卷煙機主要由供料系統、供紙印刷系統、煙條成型系統、切割系統四大部分組成。它的工藝流程主要分為以下六個步驟：進料、送料、卷煙紙的輸送、卷制、切割、煙支輸出。PA9接嘴機主要由許多鼓輪、濾嘴棒、水松紙供給裝置等組成。它的工藝流程主要分為以下五個步驟：濾嘴備制、組合煙支、水松紙準備、包卷、轉向和輸出。
3.控制系統硬件構成
在深入分析研究原有系統的基礎上，采用西門子SIMATIC S7-300可編程序控制器為下位機工控機為上位機開發了Super9/PA9濾嘴卷煙生產線控制系統。SIMATIC S7-300是一種模塊式的結構，系統構成和擴展都十分方便。本系統硬件組態如表1：
模塊 具體名稱 數量 備注
CPU模塊 CPU314 1 PLC的核心模塊，由微處理器和存儲器組成。
數字量輸入模塊DI32xDC24V 4 32個輸入點
DI 16xDC24V, Alarm 1 16個輸入點，帶硬件和診斷中斷
DO 16xDC24V/0.5A 5 16個輸出點
DO 16xRel.AC120V/230V 1 16個輸出點，負載電壓24~120/230VDC48~120/230VAC
模擬量輸入輸出模塊AI4/AO2 1 支持4個模擬量輸入，2個模擬量輸出
高速計數模塊 FM350-2 COUNTER 1 用于高速的精確計數
通信模塊 CP 340-RS232C 1 用于PLC和上位機的通信
電源模塊 PS 307 5A 1 為其他模塊提供DC24V電源
接口模塊 IM 365 2 用于擴展機架
表 1：系統硬件組態
4.控制系統主要軟件設計
系統軟件包括下位機PLC控制軟件和上位機人機界面軟件。下位機編程軟件采用的是STEP7 V5.2，主要功能是完成系統的編程和組態；上位機軟件采用Visual Basic,主要功能是實現人機界面，把當前機器的運行狀態、運行速度、故障狀態等信息顯示出來。
下面主要介紹下位機PLC控制軟件及實現。
下位機PLC控制軟件用來完成生產工藝的全部任務，該軟件開發的好壞直接關系到系統自動化的成敗。整個系統編程采用模塊化結構設計，使軟件結構更為簡潔，可移植性好，便于修改和調試。主控程序OB1中決定什么情況下調用哪個功能（FC），自PLC運行后OB1循環往復的執行，每個功能（FC）用來完成不同的過程任務。
本系統用到的組織塊及功能如下：
OB塊：程序循環塊OB1、中斷服務塊OB40、暖啟動塊OB100
FC塊：高速計數子程序、安全連鎖、S9故障狀態子程序、料斗部分動作、換盤紙子程序、PA9部分機器故障狀態、PA9電機及切刀濾棒控制、水松紙部分控制、煙支剔除、開機清理等、狀態顯示、機器速度設定及處理、機器幾種運行狀態、機器啟動運行、下位機往上位機船的參數、:通信模塊、上位機傳參數的初始化
PLC控制程序的總體結構框圖如圖2所示。
