【正文】 摘要 摘 要 在造紙機(jī)中，同步控制和紙張力控制是造紙機(jī)控制中極為重要的一環(huán)。本文就是以西門子 S7300 PLC 和基于 PROFIBUSPDP 的 MM440 變頻器組合的控制方案在造紙過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多電機(jī)同步傳動(dòng)，提出適于 PLC 控制的、能在紙傳動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)速控制及恒張力控制的控制方案。該方案建立了過(guò)程運(yùn)行參數(shù)與控制目標(biāo)的準(zhǔn)確定量關(guān)系，既沒(méi)有理論誤差，又避免了多電機(jī)的性能差異及負(fù)載波動(dòng)等對(duì)控制的影響，為實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)多電機(jī)高精度同步傳動(dòng)提供了技術(shù)手段。 本文所研究的 基于 PROFIBUSPDP 變頻器 造紙機(jī)械控制 系 統(tǒng) 采用 PLC 來(lái)控制變頻器調(diào)速，充分發(fā)揮 PROFIBUSPDP模塊的 高可靠性、靈活性、通用性、擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò) RS485 傳輸技術(shù)建立 PLC 與變頻器的 PROFIBUSPDP 通訊進(jìn)而完成 PLC 控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和全部的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞 ： PLC 。 PROFIBUSP_DP變頻器Abstract ABSTRACT In the paper machine, synchronous control and paper tension control in paper high precision steady speed control and constant tension control method. Themachine control is a very important link in. This article is based on Siemens S7200PLC and Siemens MM440 converter bined control scheme in the paper_making process multi motor synchronous drive, put forward suitable for PLC control, in the paper the transmission process achieves plan to establish the process parameters and the control goal of accurate quantitative relation, neither theory error, but also avoid the multi motor performance differences and load fluctuation on control effect, for the realization of paper machine with multi high precision synchronous transmission provides technical means。 In this paper, the study by AC motor speed control system using PLC to control the frequency converter speed control， programmable logic controller and give fullplay to the high reliability， flexibility,versatility， scalability， etc， through the PLC switches to control the volume of input and output modules multifunctional inverter input to achieve the multistage motor speed control， during the RS485 transmission technology through the establishment of the PLC and inverter PROFIBUSPDP munication to plete the PLC control program inverter speed control system design and all of the control system design. Keywords: The alternating current。 PLC。 PROFIBUSPDP munication 目錄 i 目 錄 第 1章 緒論 …………………………………………………… ………… .1 基于 PROFIBUSDP 通訊控制發(fā)展與現(xiàn)狀 ……………… ………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 基于 PROFIBUSDP 通訊控制的意義 ……………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 2 章 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路 ……………………………… 2 概述 …………………………………………………………………………… .. 2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析 …………………………………………………………… ..2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和方法 ……………………………………… ………………… . 3 第 3 章 變頻器通訊控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ……………………………… 5 PROFIBUSDP 的變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ………………………………………… 5 通過(guò) ProfibusDP 數(shù)據(jù)通訊 …………………………………………………… 6 變頻器的選擇 …………………………… ……………… …………………… 8 系統(tǒng)硬件組態(tài) ………………………………………………………………… . 9 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試 ……………………………………… . 15 STEP 軟件簡(jiǎn)介 ……………………………………………………………… ..15 PLC 和存儲(chǔ)點(diǎn)的地址分配 ………………………………… …………… .. .16 第 5章 結(jié)論與展望 …………………………………………………… ..18 結(jié)論 ………………………………………………………………………… .. 22 不足之處及未來(lái)展望 ………………………………………………………… . 22 參考文獻(xiàn) …………………………………………………… ………… .. 23 致謝 …………………………………………………………………… .. 24基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 PROFIBUSDP通訊控制系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，工廠業(yè)主對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，分別對(duì)每臺(tái)電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)控制在某些場(chǎng)合已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，而需要同時(shí)對(duì)多臺(tái)電機(jī)進(jìn)行控制，讓其更好地協(xié)調(diào)運(yùn)行，因此多電機(jī)同步傳動(dòng)控制應(yīng)運(yùn)而生。最早的同步控制方法有模擬放 大器同步控制和電動(dòng)式連鎖同步控制等方式，前者有抗干擾差和漂移等缺陷，而后者有調(diào)整不方便和體積龐大等不足。從 90年代中期國(guó)外現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化實(shí)用階段，采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用。在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，隨著車速的提高和生產(chǎn)工藝的要求，也逐步地引進(jìn)多電機(jī)同步控制方法，現(xiàn)代紙機(jī)的多分部傳動(dòng)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊同步控制的已經(jīng)占到了 90%以上。 現(xiàn)場(chǎng)總線種類很多 , 但由于大多交直流傳動(dòng)裝置可以采用 PROFIBUS（ Process Field Bus）現(xiàn)場(chǎng)總線通訊，所以 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線在傳動(dòng)控制領(lǐng)域占有較大的市場(chǎng)份額，并且在逐年地增加。另外 PROFIBUS總線標(biāo)準(zhǔn)包括 3個(gè)方面的內(nèi)容： FMS、 DP、 PA，可以適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備數(shù)字化的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它具有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)信息集成能力，可靠性好，維護(hù)性好，且總線協(xié)議是開(kāi)放的。這樣，如果給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入具有現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)功能的接口，不僅可以利用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理分布的設(shè)備，還可以克服目前普通控制方式的缺點(diǎn)。 PROFIBUSDP通訊控制的意義 給予 PROFIBUSDP 現(xiàn) 場(chǎng)總線的造紙機(jī)多電機(jī)同步傳動(dòng)系統(tǒng)的 研究與開(kāi)發(fā)，提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和控制的精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。利用PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線使系統(tǒng)各設(shè)備件具有通訊能力，形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)強(qiáng)大的軟件功能可縮短工程時(shí)間，提高系統(tǒng)的智能化程度，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，并應(yīng)用于大中型紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，降低對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品和軟件的依賴性 ,加大了造紙行業(yè)中國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)所占的比重 ,提高具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。在實(shí)際中，用它對(duì)造紙系統(tǒng)進(jìn)行改造，完成了預(yù)期的通信和控制功能，大大提高了生產(chǎn)效率，取得了滿意的效果 ,這對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)安全都具有重要意義。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 論文 第 2 章 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路 本文就是以西門子 S7300 PLC 和 基于 PROFIBUSPDP的 MM440變頻器組合的控制方案在造紙過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多電機(jī)同步傳動(dòng)，提出適于基于 profibusdp 變頻器通訊控制的、能在紙傳動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)速控制及恒張力控制的控制方案。該方案建立了過(guò)程運(yùn)行參數(shù)與控制目標(biāo)的準(zhǔn)確定量關(guān)系，既沒(méi)有理論誤差，又避免了多電機(jī)的性能差異及負(fù)載波動(dòng)等對(duì)控制的影響，為實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)多電機(jī)高精度同步傳動(dòng)提供了技術(shù)手段 。 。 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析 設(shè)計(jì)四臺(tái)電機(jī)構(gòu)成的變頻調(diào)速同步控制系統(tǒng)：四臺(tái)電機(jī)速度可以同步升降，也可以微調(diào)， 1電機(jī)微調(diào)其他電機(jī)同步微調(diào)， 2電機(jī)微調(diào) 1不同步微調(diào)，其他電機(jī)須同步微調(diào)， 3電機(jī)微調(diào) 1和 2不同步微調(diào)， 4電機(jī)同步微調(diào)， 4電機(jī)微調(diào)，其他電機(jī)均不同步微調(diào) 。 紙機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)形同的要求 1) 紙 機(jī)工作速度要有較大的調(diào)節(jié)范圍。為了紙紙機(jī)具有較強(qiáng)的的產(chǎn)品、原料的適應(yīng)性，紙機(jī)傳動(dòng)可在較大的范圍內(nèi)均勻的調(diào)節(jié)速度，調(diào)節(jié)范圍為 1：8。 2) 車速要有較高的穩(wěn)定裕度，總車速提升、下降要平穩(wěn)。為了穩(wěn) 定紙頁(yè)的定量 和質(zhì)量、減少斷頭、要求紙機(jī)的穩(wěn)速精度為（ ） %。 3) 速差控制，速比可調(diào)、穩(wěn)定。紙幅在網(wǎng)部和壓榨部時(shí)，其縱向伸長(zhǎng)橫向收縮，而在烘干部時(shí)，兩向都收縮，因此紙機(jī)各分部的線速稍有差錯(cuò)，即速差。誤差應(yīng)控制在 %以內(nèi)保持紙張不被拉斷。紙機(jī)各分部的速比的最大波動(dòng)值與漿料配比、定量、車速、生產(chǎn)工藝、紙頁(yè)收縮率及分部之間的紙幅無(wú)承托引段張力等因素有關(guān)。因此，紙機(jī)各相鄰部分之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)乃俨顏?lái)形成良好的紙頁(yè)。紙機(jī) 各分部的速度必須可調(diào)，為（ 1015） %。 4) 各分部點(diǎn)具有速 度微升微降功能，引紙操作時(shí)的緊紙、松紙功能 。 5) 爬行速度。為了方便檢修和清洗干網(wǎng)以及為了各部分的運(yùn)行運(yùn)行工況，各部分應(yīng)有 1550m/min 的可調(diào)爬行速度。 6) 紙機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)，要選擇具有恒轉(zhuǎn)矩控制性能的變頻器，良好的通信能力，并采用 PLC 作為控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)控制的可靠、協(xié)調(diào)的控制，以滿足紙機(jī)控制系統(tǒng)正常工作的需要。 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和方法 四臺(tái)電機(jī)速度可以同步升降，也可以微調(diào)， 1電機(jī)微調(diào)其他電機(jī)同步微調(diào)， 2電機(jī)微調(diào) 1不同步微調(diào)，其他電機(jī)須同步微調(diào)， 3電機(jī)微調(diào) 1和 2不同步微調(diào)， 4電機(jī)同步微調(diào)， 4電機(jī)微調(diào)，其他電機(jī)均不同步微調(diào)。設(shè)有啟動(dòng) /停止按鈕和速度同步升 /降旋鈕，每臺(tái)電機(jī)設(shè)有選擇開(kāi)關(guān)和升 /降微調(diào)旋鈕。 圖 21 造紙電機(jī) 硬件電路圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 圖 22 主程序流程圖 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 5 第 3 章 變頻器通訊控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PROFIBUSPDP 是一種國(guó)際化的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，即 EN50170 歐洲標(biāo)準(zhǔn)和 IEC61158 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一部分。并且，在 2022年 12月成為我國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。 Profibus 由 PROFIBUSPFMS（ Fieldbus Message Specification），PROFIBUSPPA （ Process Automation）和 ProfibusDP（ Distributive Peripheral）三部分組成。其中， PROFIBUSPDP 具有高速傳輸、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，主要用于分散設(shè)備間的數(shù)據(jù)高速傳輸。該總線物理層采用 RS485 傳輸方式，傳輸速率可達(dá) 至 12Mbps。一般用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信?？梢詽M足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于時(shí)間快速響應(yīng)要求。目前 80%以上的 PROFIBUSP 應(yīng)用基于 PROFIBUSPDP。 基于 PROFIBUSPDP 現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)與以前的集散型控制系統(tǒng)（ DCS）相比 ,具有很多