1　前言

在化纖滌綸短絲的生產工藝流程中，后處理牽伸聯合機是整個生產線中的關鍵設備，各單元機的控制精度直接影響成品絲的質量。采用傳統(tǒng)的機械長邊軸或同步調節(jié)器控制，各單元機之間的工藝比例倍數調整極不方便，且控制精度難以保證。所以，為了方便對各工藝參數的調節(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現場總線簡介

PROFIBUS是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場總線標準。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、本質安全。PROFIBUS-DP用于設備級的高速數據傳送，中央控制器通過高速串行線同分散的現場設備進行通信，多數數據交換是周期性的，除此以外，智能化現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協議的實現可以通過PROFIBUS的專門協議芯片和微處理的結合來完成。在電力傳動領域，各個公司分別推出自己的實現 PROFIBUS協議的通信模板，直接插入變頻器內就可以完成通訊。如SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVERS變頻器中的CBP板，艾默生變頻器的TDS-PA01適配器。現就滌綸短絲后處理牽伸聯合機傳動系統(tǒng)中PROFIBUS的具體應用作一描述。

3 滌綸短絲后處理牽伸聯合機PROFIBUS現場總線的應用

3.1 滌綸短絲后處理牽伸聯合機傳動系統(tǒng)簡介

本文以滌綸短絲后處理牽伸聯合機傳動系統(tǒng)為例,介紹現場總線在牽伸聯合機系統(tǒng)中的應用。

化纖聚酯瓶片經熔融紡絲卷繞上油形成絲束喂入盛絲桶內，盛絲桶里的絲束從集束架引出，經過浸油槽上油，進入第一牽伸機;本生產線共有兩道牽伸，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。在主控柜內設置PLC主站，現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現場總線將主站與從站全部連接起來組成了一個工業(yè)現場總線系統(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，電機上的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)，實現了高速下的快速停車;③先進的工業(yè)現場總線系統(tǒng)與PROFIBUS總線;④ 觸摸屏使用戶操作方便，速度、電流等數據實時顯示，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網絡組成

利用S7-300 CPU313C-2DP作為主站,逆變器加CBP板、現場觸摸屏(TP170A)作為從站，組成一個單主PROFIBUS-DP通信系統(tǒng)。DP適用于數據高速通信的場合，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(用戶數據與傳輸)或廣播(控制指令)方式, 支持循環(huán)的主從數據傳輸。 PROFIBUS網絡組成圖如圖2所示。

由于PLC主站和所有從站都為SIEMENS公司產品，所以都滿足PROFIBUS總線通信協議。在本系統(tǒng)中，采用RS485屏蔽雙絞線作為通信介質，通信波特率為1.5Mbps,為PROFIBUS環(huán)形網絡。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據交換。在PROFIBUS結構中，周期性通道MSCY-C1的可用數據被定義為參數過程對象PPO，可用數據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)能正確調用所使用的附加板，必須需要每一個裝置的主數據文件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板設置的通信參數有：P918(總線地址)，P712(PPO類型)，P722(過程數據的報文故障時間)。

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.現場總線技術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域，電力控制裝置隨著功率電子學，微電子學和計算機技術的發(fā)展，以具有相當水平的自治性和智能化?，F場總線技術在電力傳動領域中的應用，具有以下優(yōu)點：①推動電力傳動裝置全數字化。由于現場總線系統(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)。使得生產廠家在應用現場總線技術到產品時，將進一步加大裝置全數字化。②降低電力傳動控制系統(tǒng)的安裝成本和維護費用。由于現場總線系統(tǒng)中分散在現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量等，從而減少系統(tǒng)硬件投資。而且現場總線系統(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。由于現場控制設備具有自診斷和處理簡單故障的能力， 并通過數字通訊將相關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。由于現場總線系統(tǒng)設備的智能化、數字化，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)結構簡單，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場總線得以實現，進而提高了系統(tǒng)復雜控制的能力。[!--empirenews.page--]

5 結束語

生產實踐已經證明，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合機上，取得了很好的經濟效益和良好的社會效益。