【正文】 令通知各個(gè) DP從站，以使 DP從站得到 DPM1的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，而從站只能被動(dòng)的接收 DPM1發(fā)送的參數(shù)，并被 DPM1讀取其從站故障診斷的信息。短截線的波特率≤ 1． 5Mbps 根據(jù)環(huán)境條件可選用屏蔽雙絞電纜或非屏蔽雙絞電纜 不帶中繼器每個(gè)網(wǎng)段可掛 32個(gè)站，帶中繼器做多可掛 127個(gè)站 最好 9針 D型插頭 PROFIBUS插頭及使用 圖 37 PROFIBUS插頭的使用 PROFIBUS插頭用于連接 PROFIBUS電纜和 PROFIBUS站點(diǎn) ，如圖 37所示，在 PROFIBUS插頭上，有一個(gè)進(jìn)線孔 (In)和一個(gè)出線孔 (Out)，這二個(gè)孔可分別連接前后站，依據(jù) RS485串行通信技術(shù)的規(guī)定，通過(guò)插頭或網(wǎng)線將各站點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)每個(gè)物理網(wǎng)段需要支持32個(gè)物理設(shè)備，為了防止浪涌而確保通訊質(zhì)量還需要在物理網(wǎng)段終端的站點(diǎn)處設(shè)置終端 22 電阻。 用戶層 DP設(shè)備行規(guī) DP基本功能和擴(kuò)展功能 DP用戶接口 （直接數(shù)據(jù)鏈路映射程序 DDLM） 第 37層 空 第 2層 （數(shù)據(jù)鏈路層） 現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（ FDL） FMA2/1 第一層 （物理層） 物理層（ PHY） 圖 35 PROFIBUSDP的協(xié)議結(jié)構(gòu) PROFIBUS傳輸技術(shù)介紹 PROFIBUS 電纜的傳輸 PROFIBUS最大允許的總線長(zhǎng)度 (段長(zhǎng)度 )與所選用的傳輸速率有關(guān)，如表 31所示，傳輸速率可選用 9． 6kbit/s～ 12 Mbit/s，只要一有設(shè)備投入了正常生產(chǎn)的運(yùn)行，其它PROFIBUS上所有的設(shè)備都應(yīng)選用統(tǒng)一的傳輸速率。 MAC對(duì)連接到傳輸媒體的總線存取方法進(jìn)行了說(shuō)明，由于 PROFIBUS采用了一種混合的訪問(wèn)控制方法使所有的設(shè)備不能在同一時(shí)刻傳輸，所以，在 PROFIBUS主設(shè)備 (Master Station)之間采用令牌控制方法，從設(shè)備 (Slave Station)之間的信息傳遞采用主設(shè)備循環(huán)查詢從設(shè)備的方法實(shí)現(xiàn)，如圖 34所示。參照 ISO/OSI參考模型， PROFIBUS有 3個(gè)版本， PROFIBUSDP側(cè)重于工廠自動(dòng)化，使用 RS485傳輸技術(shù)， 3種 DP通信協(xié)議版本和一種或多種典型工廠自動(dòng)化的應(yīng)用行規(guī)。 (4)適應(yīng)環(huán)境性 :該類總線能夠較好的去適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境，其主要表現(xiàn)在通信傳輸可以采用多種媒介，并具有較強(qiáng)的抗電磁干擾的性能，還可以采用總線的方式進(jìn)行供電。 總線循環(huán)現(xiàn)場(chǎng)級(jí) 總線循環(huán)車(chē)間級(jí) 總線循環(huán) 工 廠管理級(jí)主干線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳動(dòng)裝置閥門(mén)工廠管理系統(tǒng) 圖 31 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線連接示意圖 PROFIBUS通信主要由 ProfibusDP(車(chē)間級(jí)通信 )、 ProfibusPA(現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信 )和ProfibusFMS(工廠級(jí)通信 )三個(gè)相互兼容的部分組成，如圖 3一 l所示，每一級(jí)可采用不同的通信方式 [19]。 (4)現(xiàn)代紙機(jī)的運(yùn)行負(fù)載基本上是一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要求其負(fù)荷均衡，所以須要選用具有恒定轉(zhuǎn)矩特性的變頻器且具備較高的頻率分辨率和良好的通訊性能。紙機(jī)因其所生產(chǎn)的紙類不同而其機(jī)械結(jié)構(gòu)形式、工作車(chē)速、紙幅寬度等技術(shù)參數(shù)也就不同，所以各自所對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)的具體要求也就不一樣，本文結(jié)合 2020至 201 1年度陜西西微測(cè)控工程有限公司 (原陜西科技大學(xué)微機(jī)測(cè)控研究所 )與陜西西安某紙廠所合作的4400／ 600紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物如圖 23所示，并以該項(xiàng)目的紙機(jī)為例可得出如下主要基本參數(shù)： 生產(chǎn)品種：高強(qiáng)瓦楞紙； 紙張定量： 100． 1509／ m2； 凈紙寬度： 4400 mm； 工作車(chē)速： 450600 m／ min； 傳動(dòng)車(chē)速： 600 m／ min； 傳動(dòng)形式：變頻傳動(dòng)。 紙機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 紙機(jī)的生產(chǎn)能力 是人們判斷及選購(gòu)紙機(jī)的最關(guān)鍵參考因素，也是工程技術(shù)人員對(duì)其設(shè)計(jì)相關(guān)控制系統(tǒng)所需要參考慮的最重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，其生產(chǎn)能力的計(jì)算公式如下 [1]： 1 2 1000VBqk k kQ ? （ 22） 式中： Q 一造紙機(jī)運(yùn)行生產(chǎn)的能力 (t/d)； V 一造紙機(jī)的車(chē)速 (m／ min)； B 一紙的抄寬 (m)； q 一紙的定量 (g/m2)； 1k 一抄造率，即紙機(jī)正常產(chǎn)紙運(yùn)行時(shí)的比率，一般為 ； 2k 一成品率，即所生產(chǎn)合格品的比率，對(duì)一般紙張要求達(dá)到 93％ 98％ ,對(duì)薄葉紙張 9 要求達(dá)到 88％ 90％ ； 3k 一 平均日作業(yè)時(shí)間， 即 除換網(wǎng)、換毛毯及小修等，平均每 晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)，一般取值為 ； 通常講的一臺(tái)紙機(jī)生產(chǎn)規(guī)模是指該紙機(jī)的年生產(chǎn)能力，計(jì)算時(shí)以日生產(chǎn)能力乘以330～ 345即得，這是指每年扣除 1530d的大中修時(shí)間。 (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)。目前使用的設(shè)備主要是除砂器和壓力篩。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。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(chē)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(chē)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(chē)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。 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。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]。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。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。 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。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。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。 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(pán)。 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。 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。 圖 23 4400／ 600紙機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖 11 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 132 1 符合分配 從 2 面網(wǎng) 復(fù)合輥 75 1 符合分配 主 3 芯網(wǎng) 驅(qū)動(dòng)輥 160 1 符合分配 主 4 芯網(wǎng)復(fù)合輥 110 1 符合分配 從 5 底網(wǎng)助動(dòng)輥 45 1 負(fù)荷分配 主 6 真空付輥 315 1 負(fù)荷 分配 從 7 底網(wǎng)驅(qū)動(dòng)輥 355 1 負(fù)荷 分配 主 8 真空吸移輥 55 2 負(fù)荷 分配 從 9 大 壓榨輥 132 4 負(fù)荷 分配 主 10 第 1組烘缸 160 1 分部傳動(dòng) 11 第 3組烘缸 360 2 分部傳動(dòng) 12 第 4組烘缸 160 1 分部傳動(dòng) 13 施膠機(jī) 45 2 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 14 主壓上輥 200 1 負(fù)荷分配 主 15 主壓下輥 200 1 負(fù)荷分配 從 16 水平圓筒卷紙機(jī) 75 1 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 17 引紙輥助動(dòng) 4 6 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) 22 2 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 12 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。 (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。 ProfibusDP是一種可以替代 DC24V或 ，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(chē)間級(jí)及以上的 I/O的數(shù) 15 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(mén)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(chē)間級(jí)層 [20]。 (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。 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。 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(xiāo)，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。 表 31最大段長(zhǎng)度與波特率的關(guān)系 波特率 （ kbit/s） 500 1500 12020 20 段長(zhǎng)度 /m （ A型電纜） 1200 1200 1200 1000 400 200 100 段長(zhǎng)度 /m （ B型電纜） 1200 1200 1200 600 200 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)。終端電阻設(shè)置在 PROFIBUS插頭上，可根據(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。可以做為 1類主站的設(shè)備有類似帶 DP接口的如 CPU315— 2DP和 CPU313C2DP等PLC；在未帶有 DP接口的 PLC上面配置能夠處理通信的硬件等 具有 DP主站功能設(shè)備；遠(yuǎn)程工作站模塊 (如 ET200/ET200M) [25] [29]。 在系統(tǒng)未進(jìn)行