【正文】 根據(jù)需要接入(On)和切除(Off)，當需要中斷出線端口“Out”后面的網(wǎng)段的信號時，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導線上的電壓與B導線上的電壓方向相反大小相等，兩導線的差值為接收器的輸入電壓[24]。表31最大段長度與波特率的關(guān)系波特率（kbit/s）500150012000段長度/m（A型電纜）1200120012001000400200100段長度/m（B型電纜）120012001200600200 光纖的傳輸一般情況下，在工業(yè)現(xiàn)場比較惡劣而又對電磁干擾要求相對較高且通信數(shù)據(jù)傳輸率也比較高的場合往往使用光纖進行數(shù)據(jù)的傳輸，PROFIBUS系統(tǒng)在使用光纖進行時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目梢砸罁?jù)實際現(xiàn)場情況設(shè)計成星形或環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)。為了將過程對象轉(zhuǎn)換為通信對象，在第7層的上層開發(fā)了應(yīng)用層接口ALI。FLC對服務(wù)站點(SAP)的管理和低層接口提供相關(guān)的緩沖器，并對有效的低層接口LLI第2層服務(wù)進行規(guī)定；FMAl/2負責完成設(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)訪問點只有通過第2層的FMAI／2子層才能進行相應(yīng)的激活或撤銷，與應(yīng)用層所對應(yīng)的更高子層(FMA7)則接受第l、2層可能出現(xiàn)的錯誤事件。PROFIBUS通過采用差分電壓輸出的RS485實現(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)重于過程自動化，使用總線供電的傳輸技術(shù)和通信協(xié)議，是PROFIBUSDP在現(xiàn)場級通信的擴展，并采用PROFIBUSDP基本功能實現(xiàn)實時過程數(shù)據(jù)的傳輸。國際標準化組織(ISO)的開放系統(tǒng)互連(OSI)協(xié)議，是為計算機互聯(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共同的路徑進行通信，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)分散為若干個子系統(tǒng)去單獨控制，其信號的輸入、輸出、控制功能模塊置入現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)了現(xiàn)場的實際控制。(2)智能化:由于工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備采用了現(xiàn)場總線的控制網(wǎng)絡(luò)，就可以把控制系統(tǒng)所需的各種信號以數(shù)字的方式傳送到控制室，并且在現(xiàn)場就可以完成相應(yīng)的功能操作，還可以提供更加豐富的生產(chǎn)過程信息，除傳輸測量控制的狀態(tài)與數(shù)值信息外，還可提供參數(shù)調(diào)整、故障診斷、閥門開關(guān)的動作次數(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)場設(shè)備層的控制系統(tǒng)和車間級及以上的I/O的數(shù)據(jù)通信傳輸；帶有本征安全規(guī)范特性的ProfibusPA，是為過程自動化專門設(shè)計的，并且執(zhí)行機構(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)，具有較強的實時性，其主要應(yīng)用在整個控制系統(tǒng)的車間級層[20]?，F(xiàn)場總線的通信結(jié)構(gòu)簡單、傳輸高且穩(wěn)定，非常適合應(yīng)用于PLC與現(xiàn)場分散的I/O設(shè)備之間的通信[17]。(5)據(jù)日本工業(yè)界權(quán)威人士認為，產(chǎn)品的可靠性是未來世界市場競爭的焦點，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紙機各分部的速比分部名稱紙機的速比（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一般工業(yè)用紙（如羊皮紙）899194959798100書寫紙和印刷紙等9697100(2)為了適應(yīng)紙機生產(chǎn)不同品種、不同定量的紙張，要求紙機有較寬的調(diào)速范圍，一般情況下設(shè)定調(diào)速的范圍為：專用造紙機(如新聞紙)的調(diào)速范圍是l：()、生產(chǎn)印刷紙和書寫紙的紙機的調(diào)速范圍是l：生產(chǎn)工業(yè)用紙及高級紙的紙機的調(diào)速范圍是1:(810)，則就可以較好的滿足紙機生產(chǎn)不同品種、不同定量的紙張的要求。圖23 4400／600紙機現(xiàn)場實物圖紙機的種類不同，其所需要配置的傳動參數(shù)也就不同，這里結(jié)合紙機的具體工藝流程及實際生產(chǎn)情況，上文所述項目中的4400／600紙機所需要控制的主要傳動點其基本配置參數(shù)如表22所示[41]:表22 4400／600紙機的基本主傳動配置參數(shù)序號傳動點部位所配電機功率/Kw傳動點數(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)助動輥451負荷分配 主6真空付輥3151負荷分配 從7底網(wǎng)驅(qū)動輥3551負荷分配 主8真空吸移輥552負荷分配 從9大壓榨輥1324負荷分配 主10第1組烘缸1601分部傳動11第3組烘缸3602分部傳動12第4組烘缸1601分部傳動13施膠機452分部傳動點張控制14主壓上輥2001負荷分配 主15主壓下輥2001負荷分配 從16水平圓筒卷紙機751分部傳動點張控制17引紙輥助動46分部傳動點張控制18卷紙輥助動1分部傳動點張控制19引紙繩傳動222分部傳動點張控制 紙機對控制系統(tǒng)的要求在如今倡導追求綠色節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的社會大背景下，人們對紙機性價比的要求及其智能化生產(chǎn)的要求也越來越高，現(xiàn)如今所設(shè)計的紙機的電氣傳動控制系統(tǒng)與以往相比有較大區(qū)別，大多數(shù)都在研究設(shè)計并采用具有全數(shù)字信號通訊控制的現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)，整個紙機生產(chǎn)線的控制通過上位機或現(xiàn)場的操作面板就可以集中或部分的去控制各個生產(chǎn)流程，逐步實現(xiàn)了無人現(xiàn)場操作化的現(xiàn)代工廠，推動了造紙工業(yè)自動化技術(shù)水平的發(fā)展邁向了新的階段。(m／min)]）備注長網(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時滾筒式卷紙機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全部功率的25％40％，而伏輥和壓光機則各占12％17％。 紙機功率的計算紙機的功率消耗主要是指在實際生產(chǎn)運行中所有傳動裝置的輸入功率在單位時間內(nèi)用于克服軸承間輥筒之間的滾動摩擦以及刮刀對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)的具備輥庫設(shè)備的卷紙機不但具有自動換輥的功能，而且還具有對紙機的張力控制及其所產(chǎn)紙張的長度顯示的功能，尤其還可以通過其輔助的控制部分多方式的控制去實現(xiàn)紙機的單動、聯(lián)動等控制，在卷紙機生產(chǎn)運行時其轉(zhuǎn)速的計算公式如下[11]： （21）式中：一卷紙機的轉(zhuǎn)速(r／min)；一紙張幅度的運行速度(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:該部是紙頁成形部位，其原理是通過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回轉(zhuǎn)刀片的機械作用改變紙漿的纖維狀態(tài)，使其達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上漿流送系統(tǒng)輸送到紙機的流漿箱，再經(jīng)過紙機的網(wǎng)部、壓榨部、干燥部及壓光部后，紙漿被制成原紙，又經(jīng)過機外涂布部和復(fù)卷機的加工，原紙被加工成成品紙。對于紙機電氣傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計其主要的難點可歸結(jié)為：高穩(wěn)定性和可靠性是整個紙機控制系統(tǒng)的重要控制技術(shù)指標也是其控制的難點；如何有效的去實現(xiàn)紙機整個傳動系統(tǒng)所需的大量數(shù)據(jù)的高速通信及其控制；在紙機高速運行生產(chǎn)時，針對負荷分配和張力所控制對象的非線性和耦合性如何去有效地實施控制；如何消除變頻器和整個控制網(wǎng)絡(luò)的的通信易受外界環(huán)境的干擾而引起的整個控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定[9] [10][11][12]。所以總的來說，我國整個造紙工業(yè)技術(shù)的發(fā)展得到了很大的進步，但相對于國外的紙機，國產(chǎn)紙機在速度及對其控制的精度和自動化程度都還存在一定的差距，所以要提高整個民族造紙工業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，不但要順應(yīng)國際化市場的形式及發(fā)展，還要繼續(xù)加大對紙機控制系統(tǒng)性能的研究與應(yīng)用。國內(nèi)的電氣傳動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，國產(chǎn)和利時公司的產(chǎn)品也在造紙行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，并搶占了一部分國內(nèi)外的紙機市場。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢隨著機械制造業(yè)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，人們對紙機控制系統(tǒng)的性價比要求也日益提高，國內(nèi)外相關(guān)公司為了占據(jù)更大的市場及贏取更大的利潤，都在掙先研究設(shè)計新產(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，我國仍處于并將長期處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展階段，國民經(jīng)濟的收入也在逐步提高，人們的消費結(jié)構(gòu)模式也在不斷升級，所以給我國造紙工業(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，同時也促使了落后產(chǎn)能的淘汰，加快了我國造紙工業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。與國際先進造紙工業(yè)發(fā)展水平相比，存在如下主要問題：纖維原料中木材的比重很小，現(xiàn)有木材沒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，對生產(chǎn)管理和對“三廢的治理帶來很大的困難；技術(shù)裝備扔較落后，機械化、自動化水平不高，勞動生產(chǎn)率較低。所設(shè)計的系統(tǒng)經(jīng)過在實際生產(chǎn)中的投入運行，紙機的車速得到了進一步的提高，滿足了紙機對控制系統(tǒng)的各項要求，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，促進了造紙工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展水平，所以該系統(tǒng)的設(shè)計與研究的成果具有在工業(yè)應(yīng)用中大力推廣的價值。摘要造紙工業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系整個國民經(jīng)濟的發(fā)展，在現(xiàn)代社會對各類紙張的消費水平在某種程度上標志著一個國家的文明程度。 本文采用國內(nèi)外較成熟的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)，即三級控制網(wǎng)絡(luò)，變頻器與電機等相關(guān)的控制設(shè)備構(gòu)成第一控制級，通過ProfibusDP與整個控制系統(tǒng)的核心單元也就是第二控制級PLC進行數(shù)據(jù)的通信，PLC不僅可以通過ProfibusDP與現(xiàn)場的操作面板進行數(shù)據(jù)通信以達到實時控制的作用，而且又能通過高速的工業(yè)以太網(wǎng)與第三控制級即上位機管理操作控制室進行連接，最后設(shè)計了基于現(xiàn)場總線的紙機電氣傳動控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的設(shè)計解決了紙機整體復(fù)雜的控制系統(tǒng)難以控制的問題。目前，我國造紙工業(yè)在產(chǎn)量、質(zhì)量、品種方面都取得了較大的發(fā)展，有力地促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，但人均占有量與世界發(fā)達國家相比，還是相差甚遠，生產(chǎn)和消費水平比較低[1]?！笆鍟r期是我國全面建設(shè)小康社會的關(guān)鍵時期，是深化改革開放、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的攻堅時期，工業(yè)化的深入發(fā)展是加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的重要著力點之一[2]。近年來，隨著機械制造業(yè)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，國內(nèi)外的造紙工業(yè)對自動化程度的要求也不斷提高，紙機的高速及穩(wěn)定性、快速性是人們對紙機的控制系統(tǒng)不斷追求的目標，依據(jù)變頻器調(diào)速具有高效節(jié)能、現(xiàn)場總線技術(shù)具有高傳輸率、強抗干擾性與使用方便等優(yōu)點，在此基礎(chǔ)上對我國紙機電氣傳動控制技術(shù)的應(yīng)用與研究是提高我國造紙工業(yè)自動化技術(shù)水平的重要途徑，可以進一步滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求，并使我國的造紙工業(yè)在世界的紙機市場上立于不敗之地，具有重要的經(jīng)濟和社會效益。至今，結(jié)合國內(nèi)外從事造紙控制系統(tǒng)的研發(fā)機構(gòu)及各類技術(shù)單位大多采用3級控制結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模式對紙機的整體控制系統(tǒng)進行設(shè)計，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]。在國內(nèi)，從事該行業(yè)的研究人員及技術(shù)專家經(jīng)過長時期的探索逐步積累了相關(guān)的經(jīng)驗并對技術(shù)進行了改進，至今文化紙機的車速可以達到850m/min、紙張的幅度寬為4600mm左右，白板紙機的正常生產(chǎn)車速也已經(jīng)可以達到650m/min、生產(chǎn)幅寬為4850mm，瓦楞紙機的車速為800m/min、生產(chǎn)幅寬為6600ram，以上紙機的機械裝備及工業(yè)技術(shù)除了個別關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)引進國外，其他的機械設(shè)備及技術(shù)，我國幾乎都可以完全自我解決。 本文研究主要內(nèi)容在紙機的傳動控制系統(tǒng)中，電動機的速度控制是設(shè)計的難點也是重點，因為它直接受紙機的張力、速度、負荷等不穩(wěn)定的變量和參數(shù)影響以及被影響著，它直接關(guān)系到整個紙機控制系統(tǒng)生產(chǎn)運行的可靠性及控制精度，因此，設(shè)計紙機電氣傳動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵點在于：速度鏈的控制，在紙機的電氣傳動控制系統(tǒng)中，其負荷分配和張力等主要方面的控制都將遞歸到去控制整個系統(tǒng)的速度鏈；紙機各分部工作次序的復(fù)雜控制，其控制直接影響著紙機的正常生產(chǎn)，比如紙機各分部間及整體的單動、聯(lián)動的動作等。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。對于單獨造紙工廠，漿料準備從碎漿開始，直至漿料流送系統(tǒng)，漿料準備的目的是制備能夠達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的漿料，將管道漿流轉(zhuǎn)換成與紙機勻稱的寬度，并在紙機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，通過堰般控制流量，將流漿均一勻速地流送到網(wǎng)部。 (3)紙機干部干燥部:該部通過熱蒸發(fā)脫去殘余的水分，濕紙幅經(jīng)過一系列旋轉(zhuǎn)的蒸汽烘缸，水分被蒸發(fā)掉并通過排風被帶走，是提高高速紙機性能的重要環(huán)節(jié)。本文所述的紙機是帶有1個傳動點的四