【正文】 根據(jù)需要接入(On)和切除(Off)，當(dāng)需要中斷出線端口“Out”后面的網(wǎng)段的信號(hào)時(shí)，把終端的電阻設(shè)置為“On”即可。RS485的差分平衡電路如圖36所示，A導(dǎo)線上的電壓與B導(dǎo)線上的電壓方向相反大小相等，兩導(dǎo)線的差值為接收器的輸入電壓[24]。表31最大段長(zhǎng)度與波特率的關(guān)系波特率（kbit/s）500150012000段長(zhǎng)度/m（A型電纜）1200120012001000400200100段長(zhǎng)度/m（B型電纜）120012001200600200 光纖的傳輸一般情況下，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)比較惡劣而又對(duì)電磁干擾要求相對(duì)較高且通信數(shù)據(jù)傳輸率也比較高的場(chǎng)合往往使用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，PROFIBUS系統(tǒng)在使用光纖進(jìn)行時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目梢砸罁?jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)成星形或環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)。為了將過(guò)程對(duì)象轉(zhuǎn)換為通信對(duì)象，在第7層的上層開(kāi)發(fā)了應(yīng)用層接口ALI。FLC對(duì)服務(wù)站點(diǎn)(SAP)的管理和低層接口提供相關(guān)的緩沖器，并對(duì)有效的低層接口LLI第2層服務(wù)進(jìn)行規(guī)定；FMAl/2負(fù)責(zé)完成設(shè)定第1層PHY和第2層MAC的特定總線參數(shù)：FLC和LLI之間的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)只有通過(guò)第2層的FMAI／2子層才能進(jìn)行相應(yīng)的激活或撤銷，與應(yīng)用層所對(duì)應(yīng)的更高子層(FMA7)則接受第l、2層可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤事件。PROFIBUS通過(guò)采用差分電壓輸出的RS485實(shí)現(xiàn)電流連接，PROFIBUSDP與FMS的物理層采用RS485傳輸技術(shù)，傳輸距離與傳輸速率有關(guān)，．12Mbps，傳輸距離為1001200m。PROFIBUSPA側(cè)重于過(guò)程自動(dòng)化，使用總線供電的傳輸技術(shù)和通信協(xié)議，是PROFIBUSDP在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信的擴(kuò)展，并采用PROFIBUSDP基本功能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)的傳輸。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)協(xié)議，是為計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)而制定的7層參考模型，只要網(wǎng)絡(luò)中索要處理的要素是通過(guò)共同的路徑進(jìn)行通信，則該參考模型就適用于任何網(wǎng)絡(luò)[22]。(5)分散控制采用:該技術(shù)可以使整體控制系統(tǒng)分散為若干個(gè)子系統(tǒng)去單獨(dú)控制，其信號(hào)的輸入、輸出、控制功能模塊置入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際控制。(2)智能化:由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備采用了現(xiàn)場(chǎng)總線的控制網(wǎng)絡(luò)，就可以把控制系統(tǒng)所需的各種信號(hào)以數(shù)字的方式傳送到控制室，并且在現(xiàn)場(chǎng)就可以完成相應(yīng)的功能操作，還可以提供更加豐富的生產(chǎn)過(guò)程信息，除傳輸測(cè)量控制的狀態(tài)與數(shù)值信息外，還可提供參數(shù)調(diào)整、故障診斷、閥門開(kāi)關(guān)的動(dòng)作次數(shù)等信息，提高了系統(tǒng)的智能化操作水平。其數(shù)據(jù)通信率高且成本低， 主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的控制系統(tǒng)和車間級(jí)及以上的I/O的數(shù)據(jù)通信傳輸；帶有本征安全規(guī)范特性的ProfibusPA，是為過(guò)程自動(dòng)化專門設(shè)計(jì)的，并且執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器位于同一根總線上；ProfibusFMS是一種具有令牌功能結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，其主要應(yīng)用在整個(gè)控制系統(tǒng)的車間級(jí)層[20]?，F(xiàn)場(chǎng)總線的通信結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸高且穩(wěn)定，非常適合應(yīng)用于PLC與現(xiàn)場(chǎng)分散的I/O設(shè)備之間的通信[17]。(5)據(jù)日本工業(yè)界權(quán)威人士認(rèn)為，產(chǎn)品的可靠性是未來(lái)世界市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，如果可靠性能夠提高1％，那么即使成本提高10％也是劃算的。表23紙機(jī)各分部的速比分部名稱紙機(jī)的速比（單位：%）付輥第一壓榨部第二壓榨部第三壓榨部烘干部壓光部卷紙機(jī)一般工業(yè)用紙（如羊皮紙）899194959798100書(shū)寫(xiě)紙和印刷紙等9697100(2)為了適應(yīng)紙機(jī)生產(chǎn)不同品種、不同定量的紙張，要求紙機(jī)有較寬的調(diào)速范圍，一般情況下設(shè)定調(diào)速的范圍為：專用造紙機(jī)(如新聞紙)的調(diào)速范圍是l：()、生產(chǎn)印刷紙和書(shū)寫(xiě)紙的紙機(jī)的調(diào)速范圍是l：生產(chǎn)工業(yè)用紙及高級(jí)紙的紙機(jī)的調(diào)速范圍是1:(810)，則就可以較好的滿足紙機(jī)生產(chǎn)不同品種、不同定量的紙張的要求。圖23 4400／600紙機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖紙機(jī)的種類不同，其所需要配置的傳動(dòng)參數(shù)也就不同，這里結(jié)合紙機(jī)的具體工藝流程及實(shí)際生產(chǎn)情況，上文所述項(xiàng)目中的4400／600紙機(jī)所需要控制的主要傳動(dòng)點(diǎn)其基本配置參數(shù)如表22所示[41]:表22 4400／600紙機(jī)的基本主傳動(dòng)配置參數(shù)序號(hào)傳動(dòng)點(diǎn)部位所配電機(jī)功率/Kw傳動(dòng)點(diǎn)數(shù)量備注1面網(wǎng)付輥1321符合分配 從2面網(wǎng)復(fù)合輥751符合分配 主3芯網(wǎng)驅(qū)動(dòng)輥1601符合分配 主4芯網(wǎng)復(fù)合輥1101符合分配 從5底網(wǎng)助動(dòng)輥451負(fù)荷分配 主6真空付輥3151負(fù)荷分配 從7底網(wǎng)驅(qū)動(dòng)輥3551負(fù)荷分配 主8真空吸移輥552負(fù)荷分配 從9大壓榨輥1324負(fù)荷分配 主10第1組烘缸1601分部傳動(dòng)11第3組烘缸3602分部傳動(dòng)12第4組烘缸1601分部傳動(dòng)13施膠機(jī)452分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制14主壓上輥2001負(fù)荷分配 主15主壓下輥2001負(fù)荷分配 從16水平圓筒卷紙機(jī)751分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制17引紙輥助動(dòng)46分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制18卷紙輥助動(dòng)1分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制19引紙繩傳動(dòng)222分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 紙機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求在如今倡導(dǎo)追求綠色節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)大背景下，人們對(duì)紙機(jī)性價(jià)比的要求及其智能化生產(chǎn)的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)如今所設(shè)計(jì)的紙機(jī)的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)與以往相比有較大區(qū)別，大多數(shù)都在研究設(shè)計(jì)并采用具有全數(shù)字信號(hào)通訊控制的現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，整個(gè)紙機(jī)生產(chǎn)線的控制通過(guò)上位機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)的操作面板就可以集中或部分的去控制各個(gè)生產(chǎn)流程，逐步實(shí)現(xiàn)了無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)操作化的現(xiàn)代工廠，推動(dòng)了造紙工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平的發(fā)展邁向了新的階段。(m／min)]）備注長(zhǎng)網(wǎng)部普通壓榨輥真空壓榨輥光澤壓榨輥烘干部壓光部輥數(shù)8時(shí)滾筒式卷紙機(jī)新聞紙或印刷紙等牛皮紙 一般而言，干燥部的功率消耗占造紙機(jī)全部功率的25％40％，而伏輥和壓光機(jī)則各占12％17％。 紙機(jī)功率的計(jì)算紙機(jī)的功率消耗主要是指在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中所有傳動(dòng)裝置的輸入功率在單位時(shí)間內(nèi)用于克服軸承間輥筒之間的滾動(dòng)摩擦以及刮刀對(duì)輥面和烘缸表面的摩擦等所耗的功率。卷紙部:該部將成品的紙張卷成規(guī)定的紙卷，近幾年所投產(chǎn)的具備輥庫(kù)設(shè)備的卷紙機(jī)不但具有自動(dòng)換輥的功能，而且還具有對(duì)紙機(jī)的張力控制及其所產(chǎn)紙張的長(zhǎng)度顯示的功能，尤其還可以通過(guò)其輔助的控制部分多方式的控制去實(shí)現(xiàn)紙機(jī)的單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)等控制，在卷紙機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式如下[11]： （21）式中：一卷紙機(jī)的轉(zhuǎn)速(r／min)；一紙張幅度的運(yùn)行速度(m／min)；一紙張的厚度(m)；、一卷紙輥的始、末半徑(m)。涂布部:紙機(jī)的涂布部是干部的重要組成部分也稱作施膠部，其主要作用是在原紙的表面涂上一定量配比的涂料，以提高紙張的外觀或使用特性。 圖21造紙工藝流程圖 1 網(wǎng)部:該部是紙頁(yè)成形部位，其原理是通過(guò)逐步增大的真空脫水作用，使流漿在網(wǎng)部成形。 磨漿:磨漿或打漿的作用是為了通過(guò)回轉(zhuǎn)刀片的機(jī)械作用改變紙漿的纖維狀態(tài)，使其達(dá)到抄紙配料所需最佳狀態(tài)，使用的設(shè)備通常是磨盤。 碎漿:通常使用水力碎漿機(jī)將成品漿(如槳板)分散在水中形成泥漿或懸浮液。成漿池中的漿料通過(guò)上漿流送系統(tǒng)輸送到紙機(jī)的流漿箱，再經(jīng)過(guò)紙機(jī)的網(wǎng)部、壓榨部、干燥部及壓光部后，紙漿被制成原紙，又經(jīng)過(guò)機(jī)外涂布部和復(fù)卷機(jī)的加工，原紙被加工成成品紙。對(duì)于紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)其主要的難點(diǎn)可歸結(jié)為：高穩(wěn)定性和可靠性是整個(gè)紙機(jī)控制系統(tǒng)的重要控制技術(shù)指標(biāo)也是其控制的難點(diǎn)；如何有效的去實(shí)現(xiàn)紙機(jī)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)所需的大量數(shù)據(jù)的高速通信及其控制；在紙機(jī)高速運(yùn)行生產(chǎn)時(shí)，針對(duì)負(fù)荷分配和張力所控制對(duì)象的非線性和耦合性如何去有效地實(shí)施控制；如何消除變頻器和整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的的通信易受外界環(huán)境的干擾而引起的整個(gè)控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定[9] [10][11][12]。所以總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)整個(gè)造紙工業(yè)技術(shù)的發(fā)展得到了很大的進(jìn)步，但相對(duì)于國(guó)外的紙機(jī)，國(guó)產(chǎn)紙機(jī)在速度及對(duì)其控制的精度和自動(dòng)化程度都還存在一定的差距，所以要提高整個(gè)民族造紙工業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，不但要順應(yīng)國(guó)際化市場(chǎng)的形式及發(fā)展，還要繼續(xù)加大對(duì)紙機(jī)控制系統(tǒng)性能的研究與應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的電氣傳動(dòng)公司大多都采用西門子、ABB、歐姆龍、貝加萊等知名公司的產(chǎn)品，近些年，國(guó)產(chǎn)和利時(shí)公司的產(chǎn)品也在造紙行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，并搶占了一部分國(guó)內(nèi)外的紙機(jī)市場(chǎng)。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)隨著機(jī)械制造業(yè)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)紙機(jī)控制系統(tǒng)的性價(jià)比要求也日益提高，國(guó)內(nèi)外相關(guān)公司為了占據(jù)更大的市場(chǎng)及贏取更大的利潤(rùn)，都在掙先研究設(shè)計(jì)新產(chǎn)品并改善傳統(tǒng)的產(chǎn)品，使其產(chǎn)品的控制性能更加成熟與完善且可靠性精度更高。目前，我國(guó)仍處于并將長(zhǎng)期處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的收入也在逐步提高，人們的消費(fèi)結(jié)構(gòu)模式也在不斷升級(jí)，所以給我國(guó)造紙工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了很大空間，也為改善舊技術(shù)及采用新技術(shù)、提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造了有利的條件，同時(shí)也促使了落后產(chǎn)能的淘汰，加快了我國(guó)造紙工業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。與國(guó)際先進(jìn)造紙工業(yè)發(fā)展水平相比，存在如下主要問(wèn)題：纖維原料中木材的比重很小，現(xiàn)有木材沒(méi)有得到充分的合理利用；原材料及能耗消耗偏高；企業(yè)規(guī)模較小，對(duì)生產(chǎn)管理和對(duì)“三廢的治理帶來(lái)很大的困難；技術(shù)裝備扔較落后，機(jī)械化、自動(dòng)化水平不高，勞動(dòng)生產(chǎn)率較低。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在實(shí)際生產(chǎn)中的投入運(yùn)行，紙機(jī)的車速得到了進(jìn)一步的提高，滿足了紙機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，且具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率及效益，促進(jìn)了造紙工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展水平，所以該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究的成果具有在工業(yè)應(yīng)用中大力推廣的價(jià)值。摘要造紙工業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各類紙張的消費(fèi)水平在某種程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的文明程度。 本文采用國(guó)內(nèi)外較成熟的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，即三級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)，變頻器與電機(jī)等相關(guān)的控制設(shè)備構(gòu)成第一控制級(jí)，通過(guò)ProfibusDP與整個(gè)控制系統(tǒng)的核心單元也就是第二控制級(jí)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，PLC不僅可以通過(guò)ProfibusDP與現(xiàn)場(chǎng)的操作面板進(jìn)行數(shù)據(jù)通信以達(dá)到實(shí)時(shí)控制的作用，而且又能通過(guò)高速的工業(yè)以太網(wǎng)與第三控制級(jí)即上位機(jī)管理操作控制室進(jìn)行連接，最后設(shè)計(jì)了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了紙機(jī)整體復(fù)雜的控制系統(tǒng)難以控制的問(wèn)題。目前，我國(guó)造紙工業(yè)在產(chǎn)量、質(zhì)量、品種方面都取得了較大的發(fā)展，有力地促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，但人均占有量與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還是相差甚遠(yuǎn)，生產(chǎn)和消費(fèi)水平比較低[1]?！笆鍟r(shí)期是我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，是深化改革開(kāi)放、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的攻堅(jiān)時(shí)期，工業(yè)化的深入發(fā)展是加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)之一[2]。近年來(lái)，隨著機(jī)械制造業(yè)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外的造紙工業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度的要求也不斷提高，紙機(jī)的高速及穩(wěn)定性、快速性是人們對(duì)紙機(jī)的控制系統(tǒng)不斷追求的目標(biāo)，依據(jù)變頻器調(diào)速具有高效節(jié)能、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有高傳輸率、強(qiáng)抗干擾性與使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用與研究是提高我國(guó)造紙工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平的重要途徑，可以進(jìn)一步滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化需求，并使我國(guó)的造紙工業(yè)在世界的紙機(jī)市場(chǎng)上立于不敗之地，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。至今，結(jié)合國(guó)內(nèi)外從事造紙控制系統(tǒng)的研發(fā)機(jī)構(gòu)及各類技術(shù)單位大多采用3級(jí)控制結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)紙機(jī)的整體控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖11所示，系統(tǒng)的差別只在于選擇不同的硬件裝置和軟件系統(tǒng)[4]。在國(guó)內(nèi)，從事該行業(yè)的研究人員及技術(shù)專家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的探索逐步積累了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)并對(duì)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，至今文化紙機(jī)的車速可以達(dá)到850m/min、紙張的幅度寬為4600mm左右，白板紙機(jī)的正常生產(chǎn)車速也已經(jīng)可以達(dá)到650m/min、生產(chǎn)幅寬為4850mm，瓦楞紙機(jī)的車速為800m/min、生產(chǎn)幅寬為6600ram，以上紙機(jī)的機(jī)械裝備及工業(yè)技術(shù)除了個(gè)別關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)引進(jìn)國(guó)外，其他的機(jī)械設(shè)備及技術(shù)，我國(guó)幾乎都可以完全自我解決。 本文研究主要內(nèi)容在紙機(jī)的傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的速度控制是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)也是重點(diǎn)，因?yàn)樗苯邮芗垯C(jī)的張力、速度、負(fù)荷等不穩(wěn)定的變量和參數(shù)影響以及被影響著，它直接關(guān)系到整個(gè)紙機(jī)控制系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性及控制精度，因此，設(shè)計(jì)紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：速度鏈的控制，在紙機(jī)的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，其負(fù)荷分配和張力等主要方面的控制都將遞歸到去控制整個(gè)系統(tǒng)的速度鏈；紙機(jī)各分部工作次序的復(fù)雜控制，其控制直接影響著紙機(jī)的正常生產(chǎn)，比如紙機(jī)各分部間及整體的單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)的動(dòng)作等。濕部主要由上將流送系統(tǒng)、網(wǎng)部、壓榨部等部分構(gòu)成；干部主要由烘干部和涂布部以及卷紙部等部分組成。對(duì)于單獨(dú)造紙工廠，漿料準(zhǔn)備從碎漿開(kāi)始，直至漿料流送系統(tǒng)，漿料準(zhǔn)備的目的是制備能夠達(dá)到抄造條件的紙漿和助劑，因此需要預(yù)先處理各配料組分，然后將所有組分連續(xù)均一地混合，一般情況下其具體工藝有為碎漿、磨漿、漿料凈化、混漿。目前使用的設(shè)備主要是除砂器和壓力篩。流漿箱:其作用是接受沖漿泵送來(lái)的漿料，將管道漿流轉(zhuǎn)換成與紙機(jī)勻稱的寬度，并在紙機(jī)縱向形成均一流速的矩形漿流，其基本原理都是利用紙漿的重力或施加的壓力，通過(guò)堰般控制流量，將流漿均一勻速地流送到網(wǎng)部。 (3)紙機(jī)干部干燥部:該部通過(guò)熱蒸發(fā)脫去殘余的水分，濕紙幅經(jīng)過(guò)一系列旋轉(zhuǎn)的蒸汽烘缸，水分被蒸發(fā)掉并通過(guò)排風(fēng)被帶走，是提高高速紙機(jī)性能的重要環(huán)節(jié)。本文所述的紙機(jī)是帶有1個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的四