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。

　　2profibus-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siemenssimovertmasterdrivers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。

3.2profibus-dp网络组成

　　利用s7-300cpu313c-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。

　　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,增加了可靠性,减少了变频系统的干扰,便于人员操作和维护。

　　3.3profibus的诊断功能

　　profibus具有强大的诊断功能,当接到从站传到的警报或出错时,主站迅速作出反应中止正常通信,对故障快速定位。这种诊断信息分为三级：本站诊断操作、模块诊断操作、通断诊断操作。故障清除以后,总线恢复正常通信。

　　4．现场总线技术应用于电力传动系统的前景及优越性

　　电力传动是工业