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(jī)是整個(gè)生產(chǎn)線中關(guān)鍵設(shè)備，各單元機(jī)控制精度直接影響成品絲質(zhì)量。采用傳統(tǒng)機(jī)械長(zhǎng)邊軸或同步調(diào)節(jié)器控制，各單元機(jī)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(duì)各工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，提高整個(gè)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(chǎng)總線簡(jiǎn)介
PROFIBUS是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS廣泛應(yīng)用于加工制造、過程和樓宇自動(dòng)化等行業(yè)。PROFIBUS應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特點(diǎn)分別為：PROFIBUS-DP（工廠自動(dòng)化），快速即插即用；PROFIBUS-FMS（通用性自動(dòng)化），通用、大范圍使用、多主通信；PROFIBUS-PA（過程自動(dòng)化），面向應(yīng)用、總線供電、本質(zhì)安全。PROFIBUS-DP用于設(shè)備級(jí)高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器高速串行線同分散現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)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(chǎng)設(shè)備還需要非周期性通信，以進(jìn)行配置診斷和報(bào)警處理。
PROFIBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)可以PROFIBUS專門協(xié)議芯片和微處理結(jié)合來(lái)完成。電力傳動(dòng)領(lǐng)域，各個(gè)公司分別推出自己實(shí)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(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中PROFIBUS具體應(yīng)用作一描述。
三、滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用
1．滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
本文以滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為例,介紹現(xiàn)場(chǎng)總線牽伸聯(lián)合機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)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(jìn)入第一牽伸機(jī)；本生產(chǎn)線共有兩道牽伸，一道牽伸第一牽伸機(jī)和第二牽伸機(jī)之間進(jìn)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(jī)和第三牽伸機(jī)之間蒸汽牽伸箱中進(jìn)行，牽伸溫度約為95～100℃；牽伸后絲束由由疊絲機(jī)將其疊成一片，送卷曲機(jī)使絲束卷曲成形。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)六臺(tái)單元機(jī)。PLC采用西門子S7-300系列。主控柜內(nèi)設(shè)置PLC主站，現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)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(chǎng)總線將主站與從站全部連接起來(lái)組成了一個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)和新功能：①矢量控制變頻技術(shù)，電機(jī)上編碼器和逆變器構(gòu)成速度閉環(huán)；②能耗制動(dòng)加機(jī)械制動(dòng)，停車時(shí)自動(dòng)投入制動(dòng)工作，工作可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了高速下快速停車；③先進(jìn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)顯示，電氣系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與顯示，故障顯示，診斷，報(bào)警等。
2．PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)組成
利用S7-300 CPU313C-2DP作為主站,逆變器加CBP板、現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏（TP170A）作為從站，組成一個(gè)單主PROFIBUS-DP通信系統(tǒng)。DP適用于數(shù)據(jù)高速通信場(chǎng)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)（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(luò)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(luò)。PROFIBUS-DP主要使用主-從方式，PLC主站周期性與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。PROFIBUS結(jié)構(gòu)中，周期性通道MSCY-C1可用數(shù)據(jù)被定義為參數(shù)過程對(duì)象PPO，可用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分成不同兩部分且用報(bào)文分別傳送：PZD部分（包括控制字，設(shè)定值，狀態(tài)字和實(shí)際值）；PKW（用于讀、寫參數(shù)值）。當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，這種用于PROFIBUS主站到傳動(dòng)裝置PPO類型可以被設(shè)置，設(shè)置那種類型PPO，取決于自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中傳動(dòng)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(gè)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(shè)備設(shè)定址，主站尋址。CBP板設(shè)置通信參數(shù)有：P918（總線址），P712（PPO類型），P722（過程數(shù)據(jù)報(bào)文故障時(shí)間）。
本系統(tǒng)采用了PROFIBUS-DP總線，使系統(tǒng)節(jié)省了到機(jī)臺(tái)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(hù)。
3．PROFIBUS診斷功能
PROFIBUS具有強(qiáng)大診斷功能,當(dāng)接到從站傳到警報(bào)或出錯(cuò)時(shí),主站迅速作出反應(yīng)中止正常通信,對(duì)故障快速定位。這種診斷信息分為三級(jí)：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(fù)正常通信。
四、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于電力傳動(dòng)系統(tǒng)前景及優(yōu)越性
電力傳動(dòng)是工業(yè)自動(dòng)化一個(gè)重要分支領(lǐng)域，電力控制裝置功率電子學(xué)，微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，以具有相當(dāng)水平自治性和智能化?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)電力傳動(dòng)領(lǐng)域中應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
?、偻苿?dòng)電力傳動(dòng)裝置全數(shù)字化。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)開發(fā)性，各個(gè)不同廠家設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)信息交換，用戶可以按自己需要和考慮，把來(lái)自不同廠家設(shè)備組成大小隨意系統(tǒng)。使生產(chǎn)廠家應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)到產(chǎn)品時(shí)，將進(jìn)一步加大裝置全數(shù)字化。
?、诮档碗娏鲃?dòng)控制系統(tǒng)安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中分散現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感控制報(bào)警和計(jì)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(chǎng)總線系統(tǒng)接線十分簡(jiǎn)單，電纜、端子、槽盒、橋架用量大大減少，節(jié)省了安裝費(fèi)用?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有自診斷和處理簡(jiǎn)單故障能力， 并數(shù)字通訊將相關(guān)診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶可查詢所有設(shè)備運(yùn)行，診斷維護(hù)信息，早期分析故障原因并快速解除。
③充分應(yīng)用軟件功能，提高系統(tǒng)復(fù)雜控制能力?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)備智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)相比較，它從根本上提高了測(cè)量與控制精度；減少了傳送誤差。同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了信號(hào)往返傳輸，提高了系統(tǒng)可靠性。PLC與傳動(dòng)裝置之間減少了直接輸入輸出電纜連接，充分應(yīng)用軟件功能，所有控制量都現(xiàn)場(chǎng)總線以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而提高了系統(tǒng)復(fù)雜控制能力。
五、結(jié)束語(yǔ)
生產(chǎn)實(shí)踐已經(jīng)證明，此方案具有簡(jiǎn)單實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于化纖滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)上，取了很好經(jīng)濟(jì)效益和良好社會(huì)效益。
（轉(zhuǎn)載）
