PROFIBUS—DP 現(xiàn)場(chǎng)總線在粘膠短纖維生產(chǎn)中的應(yīng)用

1 概述
　　粘膠短纖維生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是連續(xù)和批量皆有，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，控制要求高，因此整個(gè)生產(chǎn)工藝過程控制采用ABB公司生產(chǎn)的Freelance 2000DCS控制系統(tǒng)，配置了5臺(tái)操作站、5套過程控制站和2套現(xiàn)場(chǎng)總線控制站，1套工程師站和1套管理站，I／0總點(diǎn)數(shù)約2100點(diǎn)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　粘膠的原液經(jīng)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(jī)切斷成為粘膠短纖維。因此絲束要連續(xù)通過紡絲機(jī)、牽伸機(jī)和切斷機(jī)，所以絲束從紡絲機(jī)到切斷機(jī)的速度同步控制對(duì)粘膠短纖維生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量非常關(guān)鍵。以往速度同步采用機(jī)械同步方式，這種方式如果要改變產(chǎn)品品種或產(chǎn)量較繁鎖，產(chǎn)品質(zhì)量也難以保證。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在都采用單獨(dú)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)機(jī)器，通過變頻調(diào)速來達(dá)到同步。本文著重介紹DCS與變頻調(diào)速系統(tǒng)以及PLC子系統(tǒng)之間的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。
2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制站（FC）簡(jiǎn)介
　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制站由CPU模件、電源模件，以及多達(dá)4個(gè)支持即插即用的現(xiàn)場(chǎng)總線模件組成。支持的現(xiàn)場(chǎng)總線有：PROFIBUS—DP，Modbus，F(xiàn)reelance 2000 CANI／O總線，Open CAN—Bus，F(xiàn)oundation Fieldbus，HART。一個(gè)FC可插4塊現(xiàn)場(chǎng)總線接口模件（模件類型可以不同），連接496臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)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(gè)PROFIBUS—DP從站，通訊速率可達(dá)12Mbit／s?，F(xiàn)場(chǎng)（總線）控制站通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)DigiNet S（Ethernet）與整個(gè)Freelance 2000系統(tǒng)通訊。
　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制站除了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I／O信號(hào)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(tǒng)
　　DCS系統(tǒng)配有2臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線控制站（FC），其中一臺(tái)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(jī)控制用S7—200PLC，另一條連接紡絲1系列的計(jì)量泵、導(dǎo)絲盤、一牽伸機(jī)、二牽伸機(jī)、三牽伸機(jī)的逆變器，以及切斷機(jī)控制用S7—300PLC；另一臺(tái)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(jì)量泵、導(dǎo)絲盤、一牽伸機(jī)、二牽伸機(jī)、三牽伸機(jī)的逆變器，以及切斷機(jī)控制用S7—300 PLC。PROnBuS—DP總線子系統(tǒng)框圖如圖2所示。

4 PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
　?。?）在FC組態(tài)中插入PROFIBUS—DP接口模件，即PROFIBUS—DP子系統(tǒng)的主站。
　?。?）插入PROFIBUS—DP的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，即PRO—FIBUS—DP子系統(tǒng)的從站，輸入從站的節(jié)點(diǎn)序號(hào)（1～126）及節(jié)點(diǎn)地址號(hào)（0～125）。
　?。?）導(dǎo)人從站設(shè)備的GSD文件，不同的從站設(shè)備有不同的GSD文件，GSD文件中規(guī)定了從站設(shè)備有關(guān)的參數(shù)，如數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)類型、I／O通道數(shù)等。所以，從站設(shè)備必須帶電子版的GSD文件。
　　（4）定義PROFIBUS—DP主站通訊參數(shù)，設(shè)定通訊速率為1.5Mbit/s（在9.6k-12Mbit/s），設(shè)定BUS地址為1（在0-125之間）等。
　　（5）定義每個(gè) 的參數(shù)，如設(shè)計(jì)位號(hào)（變量）、數(shù)據(jù)類型、用途描述等，類似于定義常規(guī)的I／O卡通道。
5 PROFIBUS—DP的通訊信號(hào)
5．1 一道過濾機(jī)
　　一道過濾機(jī)共有l(wèi)2臺(tái)，每2臺(tái)過濾機(jī)和l臺(tái)粘膠供給泵組成一組，共6組，每組通訊的信號(hào)如表1所示。

5.2 紡絲計(jì)量泵、導(dǎo)絲盤、一牽伸機(jī)、二牽伸機(jī)、三牽伸機(jī)
　　各設(shè)備的馬達(dá)逆變器的信號(hào)類型和數(shù)量均相同，其通訊的信號(hào)如表2所示。

5．3 切斷機(jī)
　　每個(gè)系列有2臺(tái)切斷機(jī)，其通訊的信號(hào)如表3所示。

6 紡絲牽伸比控制
　　紡絲計(jì)量泵、導(dǎo)絲盤、一牽伸機(jī)、二牽伸機(jī)、三牽伸機(jī)各馬達(dá)速度的協(xié)調(diào)控制（牽伸比）在生產(chǎn)過程中是非常重要的，它將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
　　牽伸比是通過控制馬達(dá)速度比來實(shí)現(xiàn)的，以二牽伸馬達(dá)速度為基準(zhǔn)，其它馬達(dá)的速度與其按一定的比例同步變化。不同的產(chǎn)品牽伸比不盡相同，某一產(chǎn)品的牽伸比如下：
　　計(jì)量泵一導(dǎo)絲盤 +12％
　　導(dǎo)絲盤→一牽伸機(jī) +18％
　　一牽伸機(jī)→二牽伸機(jī) +12％
　　二牽伸機(jī)→三牽伸機(jī) 一2％
　　紡絲牽伸比的控制以及與切斷機(jī)的速度協(xié)調(diào)等功能均在Fc中實(shí)現(xiàn)，其控制任務(wù)執(zhí)行周期為lOOms。在DCS操作站上可對(duì)馬達(dá)速度進(jìn)行設(shè)定，在現(xiàn)場(chǎng)也設(shè)有馬達(dá)速度升降按鈕、啟停按鈕、速度顯示等，這些信號(hào)通過紡絲工段的PS站（4#PS）進(jìn)入DCS。
7 結(jié)束語
　　采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)雖然還處于起步階段，但已逐年增多，在我們紡織化纖行業(yè)的電力拖動(dòng)控制、馬達(dá)控制和監(jiān)視中已有許多的成功應(yīng)用。采用現(xiàn)場(chǎng)總線可以節(jié)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)需多加關(guān)注，在成熟穩(wěn)妥的情況下，積極采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。