摘 要

本文以聚酯切粒機(jī)升級改造為例，詳細(xì)介紹了采用PROFIBUS通訊網(wǎng)絡(luò)，S5及S7系列PLC的通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，組態(tài)軟件的使用和設(shè)置以及數(shù)據(jù)檢測和通訊軟件設(shè)計(jì)流程，通過采用PROFIBUS通訊網(wǎng)絡(luò)以及其他軟硬件的改進(jìn)，新的聚酯切粒機(jī)動態(tài)精度從+-3% 提高到+-0.5%。

【關(guān)鍵詞】切粒機(jī) PLC PROFIBUS通訊

1 聚酯切粒機(jī)主要工作原理

在聚酯工藝中，水下切粒機(jī)是聚酯切片生產(chǎn)中的最關(guān)鍵設(shè)備之一，其工作原理：

高溫聚酯熔體從一定數(shù)量鑄帶孔的鑄帶頭擠壓出來，進(jìn)入一個帶有溢流水沖刷的導(dǎo)流板，經(jīng)徑向引槽引導(dǎo)進(jìn)入喂入裝置，然后經(jīng)切粒裝置切粒，隨輸送水一起經(jīng)冷卻，送出機(jī)器外進(jìn)入干燥器。由直徑90mm的下羅拉和直徑170mm的上羅拉組成的喂入裝置由一臺變頻器驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速可決定切片的長度。（見圖1）。

2 改造的目的

提高羅拉和動刀的線速度可以提高切粒產(chǎn)量，因此，我們決定在這次擴(kuò)產(chǎn)改造中，把PLC升級到西門子S7系列，特別采用PROFIBUS通訊網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步的要求。

3 現(xiàn)有及新的PLC系統(tǒng)介紹

該老的切粒機(jī)系統(tǒng)是采用PPI（點(diǎn)對點(diǎn)），即PLC利用兩塊模擬量輸出卡將計(jì)算出的羅拉電機(jī)及動刀電機(jī)變頻器頻率設(shè)定值（4-20mA）分別送到兩電機(jī)變頻器上，而與現(xiàn)場操作面板通訊采用RS232（見圖2）。

整臺切粒機(jī)系統(tǒng)由SIEMENS S5-115U可編程控制器PLC控制，該切粒機(jī)PLC系統(tǒng)有輸入DI50點(diǎn)，輸出DO20點(diǎn)，模擬輸入AI16點(diǎn)，模擬輸出AO16點(diǎn)。控制功能主要分為開關(guān)量輸出控制及模擬量計(jì)算，輸出控制。

上述切粒機(jī)控制系統(tǒng)是比較陳舊的，包括PLC是SIEMENS-S5，通訊不是系統(tǒng)，全局性的，大部分采用點(diǎn)對點(diǎn)，模擬量傳送。RC232缺點(diǎn)是傳輸率低于20Kbps，聯(lián)接長度低于15m。

為了保證項(xiàng)目和系統(tǒng)的先進(jìn)性，我們在擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目中，改進(jìn)了力達(dá)公司的切粒機(jī)：電氣控制PLC采用SIEMENS-S7-300，所有信號通信采用PROFIBUS（包括與DCS，變頻器，操作面板），代表了當(dāng)今先進(jìn)的控制系統(tǒng)潮流。（見圖3）。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及組態(tài)

4.1 新切粒機(jī)系統(tǒng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

如圖3所示。

4.2 系統(tǒng)組態(tài)

該系統(tǒng)是多主站系統(tǒng)。

PLC作為DPM2主站，而DCS作為DPM1主站，因DCS的ACP1必須作為主站設(shè)置。而只有PLC允許對DP從站寫入，輸入數(shù)據(jù)，但DCS主站不能直接與各從站進(jìn)行寫入，輸入數(shù)據(jù)操作。

但DCS與PLC的數(shù)據(jù)可交換，是定時的，即每隔一定時間，DCS即對PLC數(shù)據(jù)映像區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，刷新。

工作站點(diǎn)設(shè)置：

4.2.1 DCS主站設(shè)置

DCS主站設(shè)置超出本文討論范圍，可參考相關(guān)DCS多種工作組態(tài)方法。

4.2.2 PLC主站及從站設(shè)置

設(shè)置一個站點(diǎn)并啟動硬件組態(tài)程序（HW-Config）為進(jìn)入組態(tài)，我們將該項(xiàng)目名為“NEW CUTIER”，PLC主站及其它設(shè)備設(shè)置如下：

（1）點(diǎn)擊VIEW→Cataolg→SIMATIC

→CPU-300→CPU315-2DP。

（2）在Slot4中，再次點(diǎn)擊VIEW→

Cataolg→SIMATIC→AI4/AO2X8/8BIT。

（3）在Slot5，6，7中，選擇插入DI16XDC24V。

（4）在Slot8，9中，同上，選擇插入DO16XDC24V/0.5A。

目前，已完成PLC主站及I/O卡的設(shè)置（見圖4）。

PROFIBUS及從站設(shè)置：

（1）雙擊PROFIBUS線，選擇總線設(shè)備。

（2）點(diǎn)擊VIEW→Catalog→SIMATIC

→PROFIBUS-DP→SIMOVERT→CB15/155，出現(xiàn)如下MICRO變頻器圖景。

（3）雙擊圖景，設(shè)置診斷地址，設(shè)備地址，DP波特率等參數(shù)。

（4）點(diǎn)擊MICRO Sloto，再次點(diǎn)擊CB15/155，選擇PROFIBUS通訊協(xié)議：PP0/PP1最后，PROFIBUS及從站設(shè)置畫面如圖5所示。

4.3 數(shù)據(jù)檢測和通訊流程圖

如圖6所示。

5 系統(tǒng)精度測試

我們完成硬件、軟件修改及聯(lián)調(diào)后，開車后投用成功。

實(shí)際試驗(yàn)各個設(shè)備速度數(shù)據(jù)與理論值非常接近，精度達(dá)到±0.5%，（限于篇幅實(shí)際數(shù)據(jù)表不在此列出），比原來±3.0%精度大大提高。

作者簡介

張立江，1983年畢業(yè)于上海鐵道大學(xué)機(jī)車電傳動專業(yè)，高級工程師，從事機(jī)車電力傳動和控制設(shè)計(jì)研發(fā)工作。

作者單位

江蘇今創(chuàng)車輛有限公司 江蘇省常州市 213000