Profibus现场总线技术在穿甲弹装药生产线中的应用

　　一、背景简介
　　 山东机器工业（集团）有限公司军装分厂是专门生产坦克专用穿甲弹的军品工厂。由于其原有炮弹的生产工艺系统完全为人工手动进行控制，不仅一线工人劳动强度大，生产现场的火药等有害物质对人体有很大的伤害，而且生产工艺曲线复杂，手工控制很难达到绝对标准，炮弹废品率很高，从而加大了炮弹炸膛的几率，严重影响企业的效益。因此对该炮弹的一号生产线进行全面的自动化改造势在必行。
　　
　　二、控制系统描述：
　　 本控制系统采用西门子S7-300 PLC作现场控制单元，一台工控机作人机交互的操作员站，采用Profibus-DP为通讯网络构成一个集散型控制系统，他的优点是现场控制单元可以随意扩展，有利于将来的五台罐的联控；并且，控制可靠性高、更换和维修方便。
　　
　　 其现配置是AI：16点，AO：8点，DI：32点，DO：16点。
　　 整个控制系统有四个控制回路（冷却罐空气腔的温度控制；冷却罐空气腔的压力控制；冷却罐冷却水的温度控制；步进电机送料、卸料控制）。采用四个调节阀和三个开关阀及步进电机完成对象的控制，分别描述如下：
　　（1）冷却罐空气腔的温度控制
　　 采用“热电阻PT100”检测冷却罐空气腔的温度，“加热蒸汽进气调节阀”来调节加热空气腔的蒸汽量完成回路调节。
　　（2）冷却罐空气腔的压力控制
　　 采用“1151电容式压力变送器”对冷却罐空气腔的压力进行检测，“压缩空气进气调节阀”和“压缩空气进气开关阀”来调节冷却罐空气腔的压力。
　　（3）冷却罐冷却水的温度控制
　　 采用3个“热电阻PT100”检测冷却罐冷却水的温度，其中2个为温度控制的前馈点，“冷却水进水调节阀”和“加热蒸汽进气调节阀”调节冷却罐冷却水的温度。
　　（4）步进电机送料、卸料控制
　　 采用步进电机和增量光电码盘来构成闭环控制回路，按控制流程完成送料和卸料过程。
　　
　　 本系统设定了三种控制方式：
　　1、手动控制方式
　　采用仪表柜的手操器和数显表完成简单的系统手动运行。
　　2、LC手动控制方式
　　采用操作员完成系统手动运行。
　　3、PLC自动控制方式
　　采用PLC完全自动的系统运行。（通常工作在此模式下）
　　
　　三、系统特点
　　1、操作员站、MPI或Profibus-DP为通讯网络和5台西门子S7-300 PLC作现场控制单元构成集散型控制系统是目前最为先进的、可靠的控制系统方案。
　　2、现场控制单元可以随意扩展，有利于将来罐体增加测点。
　　3、每台冷却罐控制系统独立运行，通过网络数据共享，安全性大为增强。
　　4、操作员站采用工业PC，适合恶劣的工业环境。
　　5、MPI或Profibus-DP为通讯网络可带电上、下网，有利于在线投入设备。
　　6、S7-300 PLC的I/O模块可带电插拔，有利于在线维修。
　　7、每台冷却罐控制系统分设三个直流供电系统，保证了抗干扰性、可靠性。
　　8、系统与现场设有安全栅，保证了现场设备的安全性。
　　9、现场设备均选用本安型，从本质上杜绝了发生火花等安全隐患，使现场设备可工作于0区安全防爆场合。
　　10、系统设有冗余连锁机制，保证系统安全。
　　11、系统采用了一些特殊算法，保证系统调节功能最佳。
　　
　　四、总结
　　 总之，该系统是采用了现代流行的成型技术，保证了以先进性、可靠性和安全性为前提而构成的集散型控制系统。经过改造后，穿甲弹装药生产线控制系统所生产出的炮弹经审核鉴定，并通过了打靶实验，完全符合军工标准。该系统自投运以来，运行稳定，炮弹生产效率高，提高了炮弹的质量，发挥了很高的经济效益。该系统还可用于其他军备产品的生产。