一、前言
化纖滌綸短絲生產(chǎn)工藝流程中，后處理牽伸聯(lián)合機是整個生產(chǎn)線中關鍵設備，各單元機控制精度直接影響成品絲質(zhì)量。采用傳統(tǒng)機械長邊軸或同步調(diào)節(jié)器控制，各單元機之間工藝比例倍數(shù)調(diào)整極不方便，且控制精度難以保證。，方便對各工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，提高整個系統(tǒng)控制精度和可靠性，采用“西門子TP170A觸摸屏+S7-300PLC+矢量控制型逆變器”控制方案。
二、PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線簡介
PROFIBUS是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS廣泛應用于加工制造、過程和樓宇自動化等行業(yè)。PROFIBUS應用特點分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特點分別為：PROFIBUS-DP（工廠自動化），快速即插即用；PROFIBUS-FMS（通用性自動化），通用、大范圍使用、多主通信；PROFIBUS-PA（過程自動化），面向應用、總線供電、本質(zhì)安全。PROFIBUS-DP用于設備級高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器高速串行線同分散現(xiàn)場設備進行通信，多數(shù)數(shù)據(jù)交換是周期性，除此以外，智能化現(xiàn)場設備還需要非周期性通信，以進行配置診斷和報警處理。
PROFIBUS協(xié)議實現(xiàn)可以PROFIBUS專門協(xié)議芯片和微處理結合來完成。電力傳動領域，各個公司分別推出自己實現(xiàn)PROFIBUS協(xié)議通信模板，直接插入變頻器內(nèi)就可以完成通訊。如SIEMENS SIMOVERT MAS-TERDRIVERS變頻器中CBP板，艾默生變頻器TDS-PA01適配器。現(xiàn)就滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機傳動系統(tǒng)中PROFIBUS具體應用作一描述。
三、滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機PROFIBUS現(xiàn)場總線應用
1．滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機傳動系統(tǒng)簡介
本文以滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機傳動系統(tǒng)為例,介紹現(xiàn)場總線牽伸聯(lián)合機系統(tǒng)中應用。
化纖聚酯瓶片經(jīng)熔融紡絲卷繞上油形成絲束喂入盛絲桶內(nèi)，盛絲桶里絲束從集束架引出，浸油槽上油，進入第一牽伸機；本生產(chǎn)線共有兩道牽伸，一道牽伸第一牽伸機和第二牽伸機之間進行；一道牽伸所需牽伸溫度是75～80℃，由水浴牽伸槽提供。二道牽伸是第二牽伸機和第三牽伸機之間蒸汽牽伸箱中進行，牽伸溫度約為95～100℃；牽伸后絲束由由疊絲機將其疊成一片，送卷曲機使絲束卷曲成形。系統(tǒng)結構組成如圖1所示。
系統(tǒng)使用6套西門子矢量控制型逆變器，分別驅動六臺單元機。PLC采用西門子S7-300系列。主控柜內(nèi)設置PLC主站，現(xiàn)場操作臺上裝有西門子TP170A型觸摸屏，觸摸屏與各變頻器均為從站。PLCPROFIBUS-DP現(xiàn)場總線將主站與從站全部連接起來組成了一個工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)，即提高了系統(tǒng)可靠性與高性能比，也極大方便了工藝人員和操作人員。該系統(tǒng)主要有以下特點和新功能：①矢量控制變頻技術，電機上編碼器和逆變器構成速度閉環(huán)；②能耗制動加機械制動，停車時自動投入制動工作，工作可靠，制動平穩(wěn)，實現(xiàn)了高速下快速停車；③先進工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)與PROFIBUS總線；④觸摸屏使用戶操作方便，速度、電流等數(shù)據(jù)實時顯示，電氣系統(tǒng)運行監(jiān)控與顯示，故障顯示，診斷，報警等。
2．PROFIBUS-DP網(wǎng)絡組成
利用S7-300 CPU313C-2DP作為主站,逆變器加CBP板、現(xiàn)場觸摸屏（TP170A）作為從站，組成一個單主PROFIBUS-DP通信系統(tǒng)。DP適用于數(shù)據(jù)高速通信場合，采用RS-485雙絞線電纜或光纖電纜，波特率從9.6Kbps-12Mbps,采用點對點（用戶數(shù)據(jù)與傳輸）或廣播（控制指令）方式,支持循環(huán)主從數(shù)據(jù)傳輸。 PROFIBUS網(wǎng)絡組成圖如圖2所示。
PLC主站和所有從站都為SIEMENS公司產(chǎn)品，都滿足PROFIBUS總線通信協(xié)議。本系統(tǒng)中，采用RS485屏蔽雙絞線作為通信介質(zhì)，通信波特率為1.5Mbps,為PROFIBUS環(huán)形網(wǎng)絡。PROFIBUS-DP主要使用主-從方式，PLC主站周期性與傳動裝置進行數(shù)據(jù)交換。PROFIBUS結構中，周期性通道MSCY-C1可用數(shù)據(jù)被定義為參數(shù)過程對象PPO，可用數(shù)據(jù)結構分成不同兩部分且用報文分別傳送：PZD部分（包括控制字，設定值，狀態(tài)字和實際值）；PKW（用于讀、寫參數(shù)值）。當總線系統(tǒng)啟動時，這種用于PROFIBUS主站到傳動裝置PPO類型可以被設置，設置那種類型PPO，取決于自動化網(wǎng)絡中傳動裝置功能。
PROFIBUS裝置有各種不同特性，所有主站系統(tǒng)能正確調(diào)用所使用附加板，必須需要每一個裝置主數(shù)據(jù)文件GSD。能夠有效通信，STEP7中，必須為每一總線設備設定址，主站尋址。CBP板設置通信參數(shù)有：P918（總線址），P712（PPO類型），P722（過程數(shù)據(jù)報文故障時間）。
本系統(tǒng)采用了PROFIBUS-DP總線，使系統(tǒng)節(jié)省了到機臺大量電纜，增加了可靠性，減少了變頻系統(tǒng)干擾，便于人員操作和維護。
3．PROFIBUS診斷功能
PROFIBUS具有強大診斷功能,當接到從站傳到警報或出錯時,主站迅速作出反應中止正常通信,對故障快速定位。這種診斷信息分為三級：本站診斷操作、模塊診斷操作、通斷診斷操作。故障清除以后，總線恢復正常通信。
四、現(xiàn)場總線技術應用于電力傳動系統(tǒng)前景及優(yōu)越性
電力傳動是工業(yè)自動化一個重要分支領域，電力控制裝置功率電子學，微電子學和計算機技術發(fā)展，以具有相當水平自治性和智能化?，F(xiàn)場總線技術電力傳動領域中應用，具有以下優(yōu)點：
?、偻苿与娏鲃友b置全數(shù)字化。現(xiàn)場總線系統(tǒng)開發(fā)性，各個不同廠家設備之間可以實現(xiàn)信息交換，用戶可以按自己需要和考慮，把來自不同廠家設備組成大小隨意系統(tǒng)。使生產(chǎn)廠家應用現(xiàn)場總線技術到產(chǎn)品時，將進一步加大裝置全數(shù)字化。
?、诮档碗娏鲃涌刂葡到y(tǒng)安裝成本和維護費用?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散現(xiàn)場智能設備能直接執(zhí)行多種傳感控制報警和計算功能，可減少變送器數(shù)量等，減少系統(tǒng)硬件投資?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)接線十分簡單，電纜、端子、槽盒、橋架用量大大減少，節(jié)省了安裝費用?，F(xiàn)場控制設備具有自診斷和處理簡單故障能力， 并數(shù)字通訊將相關診斷維護信息送往控制室，用戶可查詢所有設備運行，診斷維護信息，早期分析故障原因并快速解除。
?、鄢浞謶密浖δ埽岣呦到y(tǒng)復雜控制能力?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)設備智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比較，它從根本上提高了測量與控制精度；減少了傳送誤差。同時系統(tǒng)結構簡單，減少了信號往返傳輸，提高了系統(tǒng)可靠性。PLC與傳動裝置之間減少了直接輸入輸出電纜連接，充分應用軟件功能，所有控制量都現(xiàn)場總線以實現(xiàn)，進而提高了系統(tǒng)復雜控制能力。
五、結束語
生產(chǎn)實踐已經(jīng)證明，此方案具有簡單實用、運行穩(wěn)定可靠、操作維護方便等特點，已成功應用于化纖滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機上，取了很好經(jīng)濟效益和良好社會效益。
（轉載）
