1　前言 　　在化纖滌綸短絲的生產(chǎn)工藝流程中,后處理牽伸聯(lián)合機是整個生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設備,各單元機的控制精度直接影響成品絲的質(zhì)量。采用傳統(tǒng)的機械長邊軸或同步調(diào)節(jié)器控制,各單元機之間的工藝比例倍數(shù)調(diào)整極不方便,且控制精度難以保證。所以,為了方便對各工藝參數(shù)的調(diào)節(jié),提高整個系統(tǒng)的控制精度和可靠性,采用“西門子TP170A觸摸屏+S7-300PLC+矢量控制型逆變器”的控制方案。 2 Profibus-DP現(xiàn)場總線簡介 　　Profibus是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現(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根據(jù)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用于設備級的高速數(shù)據(jù)傳送,中央控制器通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設備進行通信, 多數(shù)數(shù)據(jù)交換是周期性的,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)議的實現(xiàn)可以通過PROFIBUS的專門協(xié)議芯片和微處理的結(jié)合來完成。在電力傳動領(lǐng)域,各個公司分別推出自己的實現(xiàn)PROFIBUS協(xié)議的通信模板,直接插入變頻器內(nèi)就可以完成通訊。如SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVERS變頻器中的CBP板,艾默生變頻器的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的具體應用作一描述。 3 滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機Profibus現(xiàn)場總線的應用 3.1 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)場總線在牽伸聯(lián)合機系統(tǒng)中的應用。 　　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),盛絲桶里的絲束從集束架引出,經(jīng)過浸油槽上油,進入第一牽伸機;本生產(chǎn)線共有兩道牽伸,一道牽伸在第一牽伸機和第二牽伸機之間進行;一道牽伸所需的牽伸溫度是75～80℃,由水浴牽伸槽提供。二道牽伸是在第二牽伸機和第三牽伸機之間的蒸汽牽伸箱中進行,牽伸溫度約為95～100℃;牽伸后的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(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)動六臺單元機。PLC采用西門子S7-300系列。在主控柜內(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。PLC通過Profibus-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)的可靠性與高性能比,也極大地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(shù),電機上的編碼器和逆變器構(gòu)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)了高速下的快速停車;③先進的工業(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。 3.2 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)高速通信的場合,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)的主從數(shù)據(jù)傳輸。 PROFIBUS網(wǎng)絡組成圖如圖2所示。 　　由于PLC主站和所有從站都為SIEMENS公司產(chǎn)品,所以都滿足Profibus總線通信協(xié)議。在本系統(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主站周期性地與傳動裝置進行數(shù)據(jù)交換。在PROFIBUS結(jié)構(gòu)中,周期性通道MSCY-C1的可用數(shù)據(jù)被定義為參數(shù)過程對象PPO,可用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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主站到傳動裝置的PPO類型可以被設置,設置那種類型的PPO,取決于在自動化網(wǎng)絡中傳動裝置的功能。 　　Profibus裝置有各種不同特性,為了所有主站系統(tǒng)能正確調(diào)用所使用的附加板,必須需要每一個裝置的主數(shù)據(jù)文件GSD。為了能夠有效通信,在 STEP7中,必須為每一總線設備設定地址,以便主站尋址。在CBP板設置的通信參數(shù)有：P918（總線地址）,P712（PPO類型）,P722（過程數(shù)據(jù)的報文故障時間）。 本系統(tǒng)采用了Profibus-DP總線,使得系統(tǒng)節(jié)省了到機臺的大量電纜,增加了可靠性,減少了變頻系統(tǒng)的干擾,便于人員操作和維護。 3.3 Profibus的診斷功能 　　Profibus具有強大的診斷功能,當接到從站傳到的警報或出錯時,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。 4．現(xiàn)場總線技術(shù)應用于電力傳動系統(tǒng)的前景及優(yōu)越性 　　電力傳動是工業(yè)自動化的一個重要分支領(lǐng)域,電力控制裝置隨著功率電子學,微電子學和計算機技術(shù)的發(fā)展,以具有相當水平的自治性和智能化。現(xiàn)場總線技術(shù)在電力傳動領(lǐng)域中的應用,具有以下優(yōu)點：①推動電力傳動裝置全數(shù)字化。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的開發(fā)性,各個不同廠家的設備之間可以實現(xiàn)信息交換,用戶可以按自己的需要和考慮,把來自不同廠家的設備組成大小隨意的的系統(tǒng)。使得生產(chǎn)廠家在應用現(xiàn)場總線技術(shù)到產(chǎn)品時,將進一步加大裝置全數(shù)字化。②降低電力傳動控制系統(tǒng)的安裝成本和維護費用。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在現(xiàn)場的智能設備能直接執(zhí)行多種傳感控制報警和計算功能,因而可減少變送器的數(shù)量等,從而減少系統(tǒng)硬件投資。而且現(xiàn)場總線系統(tǒng)接線十分簡單,電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少,節(jié)省了安裝費用。由于現(xiàn)場控制設備具有自診斷和處理簡單故障的能力, 并通過數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護信息送往控制室,用戶可查詢所有設備的運行,診斷維護信息,以便早期分析故障原因并快速解除。③充分應用軟件功能,提高系統(tǒng)復雜控制的能力。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)設備的智能化、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的精度;減少了傳送誤差。同時由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,減少了信號的往返傳輸,提高了系統(tǒng)的可靠性。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,所有控制量都通過現(xiàn)場總線得以實現(xiàn),進而提高了系統(tǒng)復雜控制的能力。 5 結(jié)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,已成功地應用于化纖滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機上,取得了很好的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。 參考文獻： 　　　　 [1]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)極其應用.北京:清華大學出版社,1998. 　　　　 [2]西門子（中國）有限公司.SIMATIC S7-300 可編程控制器系統(tǒng)手冊.2004. 　　　　 [3]西門子（中國）有限公司.STEP7 V5.1編程手冊.2004.