【正文】 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。近幾年國(guó)外的一般紙機(jī)的技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到幅寬為10m、車(chē)速為2315m/min，最近上線(xiàn)投產(chǎn)的衛(wèi)生紙機(jī)可達(dá)到2650m/min的車(chē)速，浙江富陽(yáng)造紙工業(yè)基地的大部分高強(qiáng)度瓦楞紙機(jī)的車(chē)速也達(dá)到了1700m/min，且這些紙機(jī)的產(chǎn)能大多一般為1500t/D以上[5]。國(guó)內(nèi)的電氣傳動(dòng)公司大多都采用西門(mén)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)。近幾年，雖然我國(guó)的造紙工業(yè)技術(shù)水平得到了很大提高，但是國(guó)外的相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品(如美國(guó)和德國(guó))仍然占據(jù)著我國(guó)造紙行業(yè)的大部分市場(chǎng)份額[3]。 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(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)紙機(jī)控制系統(tǒng)的性?xún)r(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)造紙工業(yè)的技術(shù)與國(guó)外相比仍相對(duì)落后，大多數(shù)紙機(jī)的車(chē)速在300m／min，其部分紙機(jī)的控制系統(tǒng)也多為開(kāi)環(huán)式的控制結(jié)構(gòu)，車(chē)速為300m/min～550m／min的中速紙機(jī)在正常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)速度波動(dòng)、斷紙等不良現(xiàn)象，造成資源的浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)的損失，而車(chē)速在600m／min以上的紙機(jī)則主要依賴(lài)進(jìn)口，因此每年導(dǎo)致大量的資金流向國(guó)外。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。 選題背景與研究意義造紙工業(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(lèi)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。造紙工業(yè)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)隨著科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展與進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活水平也得到了很大地提高，進(jìn)而造紙業(yè)的發(fā)展也顯得非常重要。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(chē)速得到了進(jìn)一步的提高，滿(mǎn)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。據(jù)此，本文結(jié)合紙機(jī)的生產(chǎn)工藝及其工作過(guò)程分析了紙機(jī)對(duì)其電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并按照對(duì)控制系統(tǒng)的要求分析研究了各分部的控制原理得出相應(yīng)的控制方案。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(lèi)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。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)各類(lèi)紙的消費(fèi)需求越來(lái)越大，進(jìn)而對(duì)紙機(jī)的自動(dòng)化控制要求也越來(lái)越高。 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(xiàn)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。關(guān)鍵詞:現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)；變頻器；ProfibusDP；PLCABSTRACTThe paper industry is closely linked with national economic development and social civilization．The paper and paperboard consumption level is a measurement of one of the important symbol of the degree of modernization and civilization of a country．With the development of national economy and the improve of people’s living standards，people’s consumption demand for various types of paper is increasing，thus the machine automation control requirements have bee more sophisticated．Accordingly, this paper bined the paper machine production process and its working process，analyzed design requirements of the machine to its electric transmission control system．a(chǎn)nd in accordance with the requirements of the control system，analysis and study of the various segments of the control principle to draw the corresponding control program．This paper used more mature overall design structure at home and abroad that is the three level control network，inverter and motor and related control devices constitute the first control level，data munication via ProfibusDP with the core unit of entire control system that is the second control level PLC，PLC not only via ProfibusDP and the scene of the operation panel for data munication in order to achieve realtime control，but also by high—speed industrial Ethernet connect to the third control level that is the host puter management operations control room．Finally, the paper designed the electric drive control system of paper machine based on Fieldbus．The designed of the control system to solve the problem of the overall plex control system of the machine being is difficult to control． The designed system has been put into the actual production running，paper machine speed has been further improved，meet the requirements of machine control systems and has high stability and reliability, improved the production efficiency and effectiveness of enterprise，promoted the level of development of paper industry automation technology, so the design and the results of research for this system have the value to promote in industrial applications．KEY WORDS：fieldbus；inverter ；ProfibusDP；PLC目錄1 摘要 I1 abstract II1 緒論 11引言 1 選題背景與研究意義 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 2 本文研究主要內(nèi)容 42 紙機(jī)工藝概述及對(duì)控制系統(tǒng)的要求 5 紙機(jī)生產(chǎn)工藝的介紹 5 紙機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 8 紙機(jī)功率的計(jì)算 9 紙機(jī)的技術(shù)參數(shù) 10 紙機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求 11 本章小結(jié) 133 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的分析及應(yīng)用研究 14 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的概述 14 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) 15 PROFIBUS的通信模型 16 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信協(xié)議 16 PROFIBUSDP的協(xié)議 18 PROFIBUS傳輸技術(shù)介紹 19 PROFIBUS電纜的傳輸 19 光纖的傳輸 20 RS485串行通信接口 20 PROFIBUS插頭及使用 21 PROFIBUSDP系統(tǒng)的總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制 22 PROFIBUSDP系統(tǒng)組成 22 PROFIBUSDP系統(tǒng)的總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制 23 PROFIBUSDP系統(tǒng)的工作過(guò)程 24 基于PROFIBUSDP的紙機(jī)電氣傳動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸 25 DP從站數(shù)據(jù)的讀取 27 DP從站數(shù)據(jù)的寫(xiě)入 28 數(shù)據(jù)通信部分程序編寫(xiě) 28 PROFIBUSDP主從站的通信及組態(tài) 29 PROFIBUSDP主從站通信的介紹 29 PROFIBUSDP主從站通信的組態(tài) 29 本章小結(jié) 314 紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及選型 33 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 33 PLC的硬件選型 35 CPU的選型 35 電源模塊選型 36 I/O模塊選型 36 接口模塊選型 39 變頻器的特點(diǎn)及工作原理 40 變頻器的選擇與容量的計(jì)算 41 變頻器的容量計(jì)算 41 變頻器的類(lèi)型選擇 43 變頻器的主要控制功能 44 頻率設(shè)定功能 44 PID控制功能 44 制動(dòng)控制功能 45 網(wǎng)絡(luò)通信功能 45 主/從宏功能 45 變頻器外圍部分的硬件設(shè)計(jì) 46 變頻器主要運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定 48 50 本章小結(jié) 525 基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 53 整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 53 S7300 CPU部分的設(shè)計(jì) 55 PLC與0P27之間的通信 56 速度鏈的設(shè)計(jì)及控制 57 負(fù)荷分配的控制 60 張力控制 63 紙機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行狀況 64 本章小結(jié) 65設(shè)計(jì)總結(jié) 66參考文獻(xiàn) 68致謝 72外文資料 73中文翻譯 81891 緒論 引言紙?jiān)谌祟?lèi)文化、科學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和商業(yè)等各方面的發(fā)展進(jìn)程中起著舉足輕重的作用，自從人類(lèi)發(fā)明了紙，悠久的文化知識(shí)才得到了更好的繼承與保存以及迅速的傳播人，從而推動(dòng)了整個(gè)人類(lèi)的精神文明與物質(zhì)文明的的不斷進(jìn)步。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]。目前，縱觀(guān)國(guó)內(nèi)外造紙工業(yè)的發(fā)展，其趨勢(shì)向高速、高效、高質(zhì)量、低消耗、連續(xù)化、自動(dòng)化的工業(yè)方向發(fā)展，因此要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)我國(guó)造紙工業(yè)的現(xiàn)代化，使之具有世界先進(jìn)水平，還需要作巨大的努力?！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]。紙機(jī)的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)是整個(gè)造紙工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的重要基礎(chǔ)，它綜合機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、電力電子技術(shù)及智能控制技術(shù)等匯集一體的機(jī)電控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的性能直接關(guān)系著紙機(jī)的高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行。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(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)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。隨著國(guó)家對(duì)造紙行業(yè)的不斷重視，現(xiàn)在，越來(lái)越多的研究人員和機(jī)構(gòu)，開(kāi)始從事造紙機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的研究。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(lèi)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]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紙機(jī)設(shè)備也得到了不斷的改進(jìn)，其生產(chǎn)工藝過(guò)程得到了不斷完善，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面應(yīng)用了現(xiàn)代智能控制理論及最新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，進(jìn)一步地提高了整個(gè)造紙生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化控制技術(shù)水平。在國(guó)內(nèi)，從事該行業(yè)的研究人員