现场总线在涤纶短丝后处理联合机中的实际应用

1　前言

在化纤涤纶短丝的生产工艺流程中，后处理牵伸联合机是整个生产线中的关键设备，各单元机的控制精度直接影响成品丝的质量。采用传统的机械长边轴或同步调节器控制，各单元机之间的工艺比例倍数调整极不方便，且控制精度难以保证。所以，为了方便对各工艺参数的调节，提高整个系统的控制精度和可靠性，采用“西门子TP170A触摸屏+S7-300PLC+矢量控制型逆变器”的控制方案。

2 PROFIBUS-DP现场总线简介

PROFIBUS是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。PROFIBUS广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化等行业。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特点分别为：PROFIBUS-DP (工厂自动化) ，快速即插即用;PROFIBUS-FMS (通用性自动化)，通用、大范围使用、多主通信;PROFIBUS-PA (过程自动化)，面向应用、总线供电、本质安全。PROFIBUS-DP用于设备级的高速数据传送，中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进行通信，多数数据交换是周期性的，除此以外，智能化现场设备还需要非周期性通信，以进行配置诊断和报警处理。

PROFIBUS协议的实现可以通过PROFIBUS的专门协议芯片和微处理的结合来完成。在电力传动领域，各个公司分别推出自己的实现 PROFIBUS协议的通信模板，直接插入变频器内就可以完成通讯。如SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVERS变频器中的CBP板，艾默生变频器的TDS-PA01适配器。现就涤纶短丝后处理牵伸联合机传动系统中PROFIBUS的具体应用作一描述。

3 涤纶短丝后处理牵伸联合机PROFIBUS现场总线的应用

3.1 涤纶短丝后处理牵伸联合机传动系统简介

本文以涤纶短丝后处理牵伸联合机传动系统为例,介绍现场总线在牵伸联合机系统中的应用。

化纤聚酯瓶片经熔融纺丝卷绕上油形成丝束喂入盛丝桶内，盛丝桶里的丝束从集束架引出，经过浸油槽上油，进入第一牵伸机;本生产线共有两道牵伸，一道牵伸在第一牵伸机和第二牵伸机之间进行;一道牵伸所需的牵伸温度是75～80℃，由水浴牵伸槽提供。二道牵伸是在第二牵伸机和第三牵伸机之间的蒸汽牵伸箱中进行，牵伸温度约为95～100℃;牵伸后的丝束由由叠丝机将其叠成一片，送卷曲机使丝束卷曲成形。系统结构组成如图1所示。

系统使用6套西门子矢量控制型逆变器，分别驱动六台单元机。PLC采用西门子S7-300系列。在主控柜内设置PLC主站，现场操作台上装有西门子 TP170A型触摸屏，触摸屏与各变频器均为从站。PLC通过PROFIBUS-DP现场总线将主站与从站全部连接起来组成了一个工业现场总线系统，即提高了系统的可靠性与高性能比，也极大地方便了工艺人员和操作人员。该系统主要有以下特点和新功能：①矢量控制变频技术，电机上的编码器和逆变器构成速度闭环;②能耗制动加机械制动，停车时自动投入制动工作，工作可靠，制动平稳，实现了高速下的快速停车;③先进的工业现场总线系统与PROFIBUS总线;④ 触摸屏使用户操作方便，速度、电流等数据实时显示，电气系统运行监控与显示，故障显示，诊断，报警等。

3.2 PROFIBUS-DP网络组成

利用S7-300 CPU313C-2DP作为主站,逆变器加CBP板、现场触摸屏(TP170A)作为从站，组成一个单主PROFIBUS-DP通信系统。DP适用于数据高速通信的场合，采用RS-485双绞线电缆或光纤电缆，波特率从9.6Kbps-12Mbps,采用点对点(用户数据与传输)或广播(控制指令)方式, 支持循环的主从数据传输。 PROFIBUS网络组成图如图2所示。

由于PLC主站和所有从站都为SIEMENS公司产品，所以都满足PROFIBUS总线通信协议。在本系统中，采用RS485屏蔽双绞线作为通信介质，通信波特率为1.5Mbps,为PROFIBUS环形网络。PROFIBUS-DP主要使用主-从方式，PLC主站周期性地与传动装置进行数据交换。在PROFIBUS结构中，周期性通道MSCY-C1的可用数据被定义为参数过程对象PPO，可用数据结构分成不同两部分且用报文分别传送：PZD部分(包括控制字，设定值，状态字和实际值);PKW(用于读、写参数值)。当总线系统启动时，这种用于PROFIBUS主站到传动装置的PPO类型可以被设置，设置那种类型的PPO，取决于在自动化网络中传动装置的功能。

PROFIBUS装置有各种不同特性，为了所有主站系统能正确调用所使用的附加板，必须需要每一个装置的主数据文件GSD。为了能够有效通信，在STEP7中，必须为每一总线设备设定地址，以便主站寻址。在CBP板设置的通信参数有：P918(总线地址)，P712(PPO类型)，P722(过程数据的报文故障时间)。

本系统采用了PROFIBUS-DP总线，使得系统节省了到机台的大量电缆，增加了可