威海西门子代理商
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PROFIBUS作为一种总线标准，具有开放、国际化、不依赖于设备生产商等特点，由其构成的兼容网络系统，可 应用于不同的场合，分别是PROFIBUS-FMS，提供强有力的通信功能；PROFIBUS-DP，用于传感器和执行器级 的高速数据传输；PROFIBUS-PA，用于安全性较高的场 合，允许对设备进行完全的内部操作。
在烟草制丝电控系统中，控制对象大部分为开关量点。现 场设备控制采用PROFIBUS-DP，主站间通讯一般采用 SIEMENS Industrial Ethernet，也可采用PROFIBUS- FMS。
本文中，我们将采用应用多的模式为例，即主站监控级网络采用SIEMENS Industrial Ethernet，设备级网络采用PROFIBUS-DP。
电控系统设备及结构配置
在现场级控制设备选型时，我们主要考虑在SIEMENS的PROFIBUS和另一家的总线中选择其一。因为制丝电控 系统主要是由电机控制回路组成，另外一家公司的技术要求每台电机控制作为其一个子站，成本要高出许多SIEMENS PROFIBUS-DP家族中ET200S的集成负载馈电器，将PLC的输入/出、端子模块、断路器和接触器结合在 一起，每个DP从站理论上多可控制20台电机(每个子站 的物理长度不能超过1米，负载馈电器的物理宽度为45mm)。从这个意义上讲，ET200S是好的选择。另外 一个原因就是目前烟草行业中，控制系统应用多的还是SIEMENS公司产品。因此，现场级控制设备选型确定为ET200S产品。
按照制丝工艺要求，整条线划分为十二个工艺段，每个 工艺段由一组PLC控制。在每个工艺控制段PLC中，主站 采用S7-400产品，CPU选型为带内置DP口的CPU，其系统结构如图所示。
根据以上的设计原则，在某烟厂的制丝电控系统中，已成功应用了现场总线技术。我们共采用了8组PLC控制，现场设备控制采用 PROFIBUS-DP 模式，分别组成8 组PROFIBUS-DP网。共有电机类ET200S站点61个，普通 I/O站点81个,变频器站点67个，操作员站点8个，水份仪 站点18个，电子称站点18个，操作台站点7个。
系统特点
采用PROFIBUS技术后，与传统的电控系统比较，系统具 有以下几个特点：
·系统设计更加方便、清晰负载馈电器的使用，免去了电机保护开关、接触器及与 PLC输入/出的大量原理图、接线图的设计，出图量大幅 度减少，ET200S模块化组件的使用，也使柜(箱)内布 线、设计更为简便，加快了控制系统设计、生产周期。
·安装简单、快捷 在不采用任何工具的情况下，接口模块和端子模块卡在导轨上，完成接线后，电子模块、电源模块、负载馈电 器模块“即插即用”。
·组态、调试更加容易 无须其他特殊软件，在S7软件包中，用鼠标拖拉即可完 成PROFIBUS-DP的组态。不需额外费用，设备故障就可通过总线报告，故障定位更加方便。
·维护简单
划分子站和模块化组件的使用，以及强大的故障诊断能 力，都为日后设备维护带来极大的便利。
·便于扩展和信息集成
PROFIBUS的使用将孤立的单元设备带进了信息化网络中, 为今后系统扩展和企业综合自动化的实现打下良好的基础。
·终用户工程造价降低
PROFIBUS技术的使用，节省了大量的线缆、桥架、端子 排、柜体等，培训和维护费用减少，这些都降低了工程总造价。下表显示了典型制丝线电控系统的材料使用比 较。
结论
PROFIBUS技术从99年开始就已成功应用于烟草行业中了，特别是在江苏某烟厂的6000KG/H制丝管控系统中, 现场设备的控制全部采用了PROFIBUS技术，得到了用户 的高度评价。尤其是与传统集中控制比较，在系统设计、安装调试、维护及扩展方面都具有十分明显的优势。PROFI- BUS技术在烟草行业的成功应用具有典型意义，为其他行业的自动化项目提供了一种理想的解决方案，应得到更为广泛的推广。
一、简述
OPGW 光缆是近几年来流行的特种光缆，其优良的使用方式和广泛的用途使其具有广泛的市场。由于生产这种光缆所需要的不锈钢管，钢丝，铝合金丝和铝包钢丝通常是散圈提供或采用1米盘包装，而OPGW生产线上所使用的线盘规格为0.63米，因此需要一种复绕机，将散装的原材料复绕到0.63米的小盘上。
二、技术要求和系统构成
1. 技术要求
生产线速度：≥300m/min;
张力要求：
A) 不锈钢管：10N≤F≤50N;
B) 钢丝，铝包钢丝：100N≤F≤250N;
C) 铝合金丝：50N≤F≤150N;
记米精度：0.2%;
排线速度：自动跟踪收线速度；
2. 系统构成（电气部分）：
收线，排线和防线电机均采用变频电机，驱动器采用SIEMENS的MM440系列变频器，操作和生产工艺参数显示采用SIEMENS的TP－070触摸屏，全线控制采用SIEMENS的S7－226＋EM－231构成。S7－226的PORT0＃用于和MM440通讯（USS4），PORT1＃用于和 TP－070通讯。
三、各系统简介
1. 收线速度控制
收线用于收卷钢丝，钢管。上下，开合线盘采用电动机带动丝杆的方式。电机采用普通的交流电机加接触器控制。而收线电机采用变频电机和MM440控制。收线速度由速度电位器通过EM－231送入S7－226，再通过USS4协议由 S7－226加到MM440上。由于生产线的速度较快，线盘具有较大的转动惯量。收线的加速度不宜太大，因此收线速度的设定采用PID运算。同时收线盘应 采用高速动平衡盘。
驱动器类型： MM440，7.5KW
MM440设定：P700＝5
P731＝52.3（驱动风机）
P1000＝5
P2009＝1
P2010＝6
P2011＝0
2. 线径控制
由于排线速度需根据线径自动跟踪收线速度（U＝K * ω * D）。
其中U：排线速度，K：修正系数，ω：收线速度，D：线径。所以排线电机驱动器的设定由以下两个因素决定。
收线速度通过旋转编码器测定，其信号通过S7－226的10.6和10.7送入PLC （高速计数器4），PLC编程采用定时中断，在单位时间内测量高速计数器的计数值即为收线速度。
线径设定通过TP－070设定，并送入PLC。
PLC将上述两个参数相乘并乘以相应的修正系数（根据机械变速比决定），即为排线速度，通过USS4协议送入MM440。
需要注意的是，由于排线电机在使用过程中需要高速换向，因此当收到换向信号时，电机需要高速的降速和升速过程，MM440需外接制动电阻。
排线驱动器类型：MM440，0.75KW
P1120＝3
P1121＝3
P1234＝
P1235＝
P1237＝
P2011＝1
3. 放线张力控制
在整条生产线上，收线电机决定线速度，而张力则是由放线电机决定，由于较高的张力要求，放线需采用主动工作方式。
当复绕不锈钢管时采用速度方式，P1000＝2，速度给定由跳舞轮电位器送入PID 板，经过PID运算由MM440模拟量输入1＃口输入。其张力的大小由舞蹈轮的配重决定。当复绕钢丝，铝包钢丝，铝合金丝时采用张力方式，P1000＝5，速度给定由USS4协议设定一个反向速度，当钢丝拉紧以后，速度环饱和，根据线速度和放线焦速度即可以确定放线盘半径，根据工艺张力要求，通过设定电机电流比率（P0640）即可以控制张力。由于在张力方式时放线电机处于发电状态，因此驱动器必须外接制动电阻，制动电阻必须具有足够的制动电流和功率。
放线驱动器类型：MM440，7.5KW
P0640=150（速度方式）或根据工艺设定（张力方式）
P1000＝2或5（根据速度和张力的方式切换由USS4写入MM440）
P1237＝5
P2011＝2
4. 计米和线速度系统
计米和线速度传感器采用旋转编码器，由S7－226的10.1和10.2端（高速计数器0）送入PLC。统计数据值乘以修正系数（由计米轮径和编码器线数决定）即为计米值。单位时间内高速计数器的计数值即为全线速度。计米值和全线速度通过TP－070显示。
四、调试过程中的一些需特别注意的问题
1. 变频电机的连接电缆必须采用屏蔽电缆，并且必须双端接地！在现场调试时，单端接地甚至干扰PLC与笔记本计算机的通讯。
2. 变频器与PLC的接地必须可靠，所有信号电缆的屏蔽层必须双端接地。接地线必须有足够的截面。
3. PLC的M端必须接地。
4. USS4电缆PLC端的连接必须用SIEMENS的DP网络连接器。
5. USS4电缆必须采用SIEMENS的紫色网络电缆。
6. MM440端的485连线绝不能反，否则网络口必然损坏
五、设计特点
由于采用USS4协议，电气系统具有以下特点：
1. 电气硬件设计简洁、明快，给调试和维修带来很大方便。
2. 系统抗干扰能力大为提高。
3. 改变工作方式非常方便（由于MM440用BICO技术，通过USS4改变关键参数，即可以达到目的）。
4. 由于采用USS4协议和MM440变频器，大大降低了制造成本。通常类似的系统需采用直流系统，昂贵的直流电机和驱动器，是制造成本居高不下的根本原因。而采用MM440则可以以较低的成本，达到上述工艺目的。另外由于采用USS4协议可以省略D/A模块，在一定程度上也可以降低成本。
六、存在的问题
1. 当使用张力方式时，通过设定P0640设定张力，线性度不好，效果不是理想。估计所控制的电机电流不是全部用于输出扭矩，有一部分可能用于励磁。
2. MM440内部的PID单元在启动前就开始积分，当启动时，速度瞬时较大，对机械设备有冲击。
3. MM440的网络接线不是牢靠，并且一旦接错必然损坏器件。给现场调试带来很大压力。
综述：上述系统从2000年7月在南通中天日立光缆股份有限公司和鲁能泰山电缆有限公司曲阜电缆厂运行至今，情况良好。近英国PROTON公司与我公司也签订了 三条复线生产线，不日交货。可以相信S7－200、MM440变频器的优良性能和极高的性能价格比使他们在电缆行业具有广泛的应用前景
