PROFIBUS—DP 現場總線在粘膠短纖維生產中的應用
1 概述
粘膠短纖維生產工藝特點是連續和批量皆有，生產流程長，控制要求高，因此整個生產工藝過程控制采用ABB公司生產的Freelance 2000DCS控制系統，配置了5臺操作站、5套過程控制站和2套現場總線控制站，1套工程師站和1套管理站，I／0總點數約2100點，系統框圖如圖1所示。
粘膠的原液經紡絲后形成絲束，絲束通過一道牽伸、二道牽伸、三道牽伸，再送到切斷機切斷成為粘膠短纖維。因此絲束要連續通過紡絲機、牽伸機和切斷機，所以絲束從紡絲機到切斷機的速度同步控制對粘膠短纖維生產質量和產量非常關鍵。以往速度同步采用機械同步方式，這種方式如果要改變產品品種或產量較繁鎖，產品質量也難以保證。隨著變頻調速技術的發展，現在都采用單獨馬達分別驅動機器，通過變頻調速來達到同步。本文著重介紹DCS與變頻調速系統以及PLC子系統之間的現場總線通訊。
2 現場總線控制站（FC）簡介
現場總線控制站由CPU模件、電源模件，以及多達4個支持即插即用的現場總線模件組成。支持的現場總線有：PROFIBUS—DP，Modbus，Freelance 2000 CANI／O總線，Open CAN—Bus，Foundation Fieldbus，HART。一個FC可插4塊現場總線接口模件（模件類型可以不同），連接496臺現場總線設備。如插人一塊PRO—FIBUS—DP總線接口模件并作為主站，可連接126個PROFIBUS—DP從站，通訊速率可達12Mbit／s?，F場（總線）控制站通過系統網絡DigiNet S（Ethernet）與整個Freelance 2000系統通訊。
現場總線控制站除了對現場I／O信號采用總線通訊外，其控制功能與普通的PS站完全相同。
3 PROFIBUS—DP總線子系統
DCS系統配有2臺現場總線控制站（FC），其中一臺裝有兩塊PROFIBUS DP接口模件，連接兩條PRO—FIBUS—DP電纜，一條連接一道過濾機控制用S7—200PLC，另一條連接紡絲1系列的計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機的逆變器，以及切斷機控制用S7—300PLC；另一臺裝有一塊PROFIBUS—DP接口模件，連接一條PROFIBUS—DP電纜，連接紡絲2系列的計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機的逆變器，以及切斷機控制用S7—300 PLC。PROnBuS—DP總線子系統框圖如圖2所示。
4 PROFIBUS—DP網絡組態
?。?）在FC組態中插入PROFIBUS—DP接口模件，即PROFIBUS—DP子系統的主站。
（2）插入PROFIBUS—DP的現場總線設備，即PRO—FIBUS—DP子系統的從站，輸入從站的節點序號（1～126）及節點地址號（0～125）。
?。?）導人從站設備的GSD文件，不同的從站設備有不同的GSD文件，GSD文件中規定了從站設備有關的參數，如數據格式、數據類型、I／O通道數等。所以，從站設備必須帶電子版的GSD文件。
（4）定義PROFIBUS—DP主站通訊參數，設定通訊速率為1.5Mbit/s（在9.6k-12Mbit/s），設定BUS地址為1（在0-125之間）等。
（5）定義每個 的參數，如設計位號（變量）、數據類型、用途描述等，類似于定義常規的I／O卡通道。
5 PROFIBUS—DP的通訊信號
5．1 一道過濾機
一道過濾機共有l2臺，每2臺過濾機和l臺粘膠供給泵組成一組，共6組，每組通訊的信號如表1所示。
5.2 紡絲計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機
各設備的馬達逆變器的信號類型和數量均相同，其通訊的信號如表2所示。
5．3 切斷機
每個系列有2臺切斷機，其通訊的信號如表3所示。
6 紡絲牽伸比控制
紡絲計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機各馬達速度的協調控制（牽伸比）在生產過程中是非常重要的，它將直接影響到產品的質量和產量。
牽伸比是通過控制馬達速度比來實現的，以二牽伸馬達速度為基準，其它馬達的速度與其按一定的比例同步變化。不同的產品牽伸比不盡相同，某一產品的牽伸比如下：
計量泵一導絲盤 +12％
導絲盤→一牽伸機 +18％
一牽伸機→二牽伸機 +12％
二牽伸機→三牽伸機 一2％
紡絲牽伸比的控制以及與切斷機的速度協調等功能均在Fc中實現，其控制任務執行周期為lOOms。在DCS操作站上可對馬達速度進行設定，在現場也設有馬達速度升降按鈕、啟停按鈕、速度顯示等，這些信號通過紡絲工段的PS站（4#PS）進入DCS。
7 結束語
采用現場總線技術雖然還處于起步階段，但已逐年增多，在我們紡織化纖行業的電力拖動控制、馬達控制和監視中已有許多的成功應用。采用現場總線可以節省大量安裝材料、減少安裝工作量、提高信息交換量和速度，以及信息的安全性。因此，今后對現場總線應用技術需多加關注，在成熟穩妥的情況下，積極采用現場總線技術及現場總線設備。
粘膠短纖維生產工藝特點是連續和批量皆有，生產流程長，控制要求高，因此整個生產工藝過程控制采用ABB公司生產的Freelance 2000DCS控制系統，配置了5臺操作站、5套過程控制站和2套現場總線控制站，1套工程師站和1套管理站，I／0總點數約2100點，系統框圖如圖1所示。
粘膠的原液經紡絲后形成絲束，絲束通過一道牽伸、二道牽伸、三道牽伸，再送到切斷機切斷成為粘膠短纖維。因此絲束要連續通過紡絲機、牽伸機和切斷機，所以絲束從紡絲機到切斷機的速度同步控制對粘膠短纖維生產質量和產量非常關鍵。以往速度同步采用機械同步方式，這種方式如果要改變產品品種或產量較繁鎖，產品質量也難以保證。隨著變頻調速技術的發展，現在都采用單獨馬達分別驅動機器，通過變頻調速來達到同步。本文著重介紹DCS與變頻調速系統以及PLC子系統之間的現場總線通訊。
2 現場總線控制站（FC）簡介
現場總線控制站由CPU模件、電源模件，以及多達4個支持即插即用的現場總線模件組成。支持的現場總線有：PROFIBUS—DP，Modbus，Freelance 2000 CANI／O總線，Open CAN—Bus，Foundation Fieldbus，HART。一個FC可插4塊現場總線接口模件（模件類型可以不同），連接496臺現場總線設備。如插人一塊PRO—FIBUS—DP總線接口模件并作為主站，可連接126個PROFIBUS—DP從站，通訊速率可達12Mbit／s?，F場（總線）控制站通過系統網絡DigiNet S（Ethernet）與整個Freelance 2000系統通訊。
現場總線控制站除了對現場I／O信號采用總線通訊外，其控制功能與普通的PS站完全相同。
3 PROFIBUS—DP總線子系統
DCS系統配有2臺現場總線控制站（FC），其中一臺裝有兩塊PROFIBUS DP接口模件，連接兩條PRO—FIBUS—DP電纜，一條連接一道過濾機控制用S7—200PLC，另一條連接紡絲1系列的計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機的逆變器，以及切斷機控制用S7—300PLC；另一臺裝有一塊PROFIBUS—DP接口模件，連接一條PROFIBUS—DP電纜，連接紡絲2系列的計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機的逆變器，以及切斷機控制用S7—300 PLC。PROnBuS—DP總線子系統框圖如圖2所示。
4 PROFIBUS—DP網絡組態
?。?）在FC組態中插入PROFIBUS—DP接口模件，即PROFIBUS—DP子系統的主站。
（2）插入PROFIBUS—DP的現場總線設備，即PRO—FIBUS—DP子系統的從站，輸入從站的節點序號（1～126）及節點地址號（0～125）。
?。?）導人從站設備的GSD文件，不同的從站設備有不同的GSD文件，GSD文件中規定了從站設備有關的參數，如數據格式、數據類型、I／O通道數等。所以，從站設備必須帶電子版的GSD文件。
（4）定義PROFIBUS—DP主站通訊參數，設定通訊速率為1.5Mbit/s（在9.6k-12Mbit/s），設定BUS地址為1（在0-125之間）等。
（5）定義每個 的參數，如設計位號（變量）、數據類型、用途描述等，類似于定義常規的I／O卡通道。
5 PROFIBUS—DP的通訊信號
5．1 一道過濾機
一道過濾機共有l2臺，每2臺過濾機和l臺粘膠供給泵組成一組，共6組，每組通訊的信號如表1所示。
5.2 紡絲計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機
各設備的馬達逆變器的信號類型和數量均相同，其通訊的信號如表2所示。
5．3 切斷機
每個系列有2臺切斷機，其通訊的信號如表3所示。
6 紡絲牽伸比控制
紡絲計量泵、導絲盤、一牽伸機、二牽伸機、三牽伸機各馬達速度的協調控制（牽伸比）在生產過程中是非常重要的，它將直接影響到產品的質量和產量。
牽伸比是通過控制馬達速度比來實現的，以二牽伸馬達速度為基準，其它馬達的速度與其按一定的比例同步變化。不同的產品牽伸比不盡相同，某一產品的牽伸比如下：
計量泵一導絲盤 +12％
導絲盤→一牽伸機 +18％
一牽伸機→二牽伸機 +12％
二牽伸機→三牽伸機 一2％
紡絲牽伸比的控制以及與切斷機的速度協調等功能均在Fc中實現，其控制任務執行周期為lOOms。在DCS操作站上可對馬達速度進行設定，在現場也設有馬達速度升降按鈕、啟停按鈕、速度顯示等，這些信號通過紡絲工段的PS站（4#PS）進入DCS。
7 結束語
采用現場總線技術雖然還處于起步階段，但已逐年增多，在我們紡織化纖行業的電力拖動控制、馬達控制和監視中已有許多的成功應用。采用現場總線可以節省大量安裝材料、減少安裝工作量、提高信息交換量和速度，以及信息的安全性。因此，今后對現場總線應用技術需多加關注，在成熟穩妥的情況下，積極采用現場總線技術及現場總線設備。
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