1  引言
               
　　目前，我國造紙行業(yè)的控制系統(tǒng)主要采用集散控制系統(tǒng)(dcs)，控制器和現(xiàn)場設備之間靠大量的i/o電纜連接改佛，不僅增加成本，而且降低了系統(tǒng)的可靠性辰襟。
           
　　控制系統(tǒng)傳送4～20ma信號遵奇，并以此監(jiān)控現(xiàn)場設備，這樣赏赔，由于控制器獲得的信息量有限杏恍，現(xiàn)場級設備的在線故障診斷、報警雷倦、記錄功能比較弱胆狐；另一方面也很難完成現(xiàn)場設備的動態(tài)監(jiān)控、遠程參數(shù)設定肺灭、修改等功能虱而，造成造紙控制系統(tǒng)的信息集成能力不強和可維護性較差，影響工廠的生產(chǎn)效率开泽，并給生產(chǎn)管理帶來諸多不便牡拇。
               
　　隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，串行現(xiàn)場總線通信技術已深入到自動控制的各個領域穆律。應用這項技術可以將可編程序控制器惠呼、交直流驅(qū)動器、監(jiān)控計算機峦耘、遠程i/o及智能傳感器等連接起來罢杉，實現(xiàn)分布式計算機控制，可提高檢測和控制的精度贡歧，改善系統(tǒng)的動態(tài)響應速度滩租，提高系統(tǒng)的安全性，因而建立基于現(xiàn)場總線的紙機控制系統(tǒng)成為解決這一問題的有效途徑利朵。
               
　　profibus過程現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字化的律想、串行猎莲、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡霸碰，用于工廠/車間儀表和控制設備的局域網(wǎng)石阵。profibus-dp是profibus過程現(xiàn)場總線協(xié)議的工廠自動化控制子集。因此其在紙機控制系統(tǒng)中的應用匣描，將大大減少布線工作量與電纜投資豌楷，避免信號干擾，使系統(tǒng)更可靠桶眠，操作更簡便彭倡，監(jiān)控更直觀。正是基于上述原因沦煤，山東中茂圣源紙漿有限公司紙板紙機項目工程中采用了profibus-dp現(xiàn)產(chǎn)總線技術赴笨，實現(xiàn)了該機組的通信及分布式控制，取得了良好的效果寇祈。
           
2  紙板造紙工藝分析
                   
　　圖1所示的紙板造紙機示意圖中忆键，可以看到該紙機是一種由多臺設備組成的聯(lián)動機。濕部包括漿料流送設備勋崇、網(wǎng)部和壓榨部憋庙；干部包括干燥部、切紙機和理紙機取视。具有適合抄紙性能的漿料進入造紙機的漿料流送設備疯兼，經(jīng)漿流分布器和流漿箱的分布和勻整以后，均勻而穩(wěn)定的流送到運動著的成形網(wǎng)的網(wǎng)面上贫途。漿流在網(wǎng)部逐漸地過濾吧彪、脫水，形成連續(xù)的濕的紙幅丢早。當濕紙幅脫水到一定干度姨裸，便可以從網(wǎng)面剝離，送至壓榨部繼續(xù)脫水怨酝。壓榨部是由若干組輥式壓榨組成傀缩。濕紙幅是由壓榨毛毯支托著，在壓輥間用機械擠壓的方法脫水农猬。為了保持壓榨毛毯的良好脫水性能赡艰，壓榨輥上配設有毛毯洗滌裝置。經(jīng)壓榨部后斤葱，濕紙幅的干度一般可達40%左右慷垮。然后濕紙幅經(jīng)氣墊式烘干箱進一步脫水。干燥后的紙板經(jīng)牽引輥進入切紙機帮廉，經(jīng)縱切刀由送紙輥進入橫切部分徽榄，橫切甩刀將紙幅切斷送出阐赖。切斷的紙經(jīng)輸送輥、高速輸送帶胰薪、低速輸送帶皆舅、壓紙帶送往理紙機。最后打包稱重蓄士，整個工序完成特植。

                                                                          圖1  紙板紙機示意圖
           
　　2.1 穩(wěn)速的要求
                   
　　造紙機由紙漿到形成紙張，需經(jīng)過多個分部肋漏，因此是一個多單元的速度協(xié)調(diào)系統(tǒng)逝惑，各個分部間的速度要求嚴格配合，根據(jù)工藝流程沽叠，一般有以下關系：只要其中一個分部速度不穩(wěn)叹盼，就會無法維持生產(chǎn)报斗，紙幅不是斷裂菊榨，就是松垮下來。如果整臺紙機車速不穩(wěn)夫啊，就不能保證紙張的定量(每平方米紙頁的重量)不變函卒。因此要求紙機的各分部都能穩(wěn)速。但是撇眯，在實際運行中报嵌，有許多干擾因素破壞速度的穩(wěn)定，例如電網(wǎng)電壓的波動熊榛、頻率的變化锚国、負載的波動、溫度的變化等等玄坦，對電氣傳動自動化控制的要求是克服這些干擾的影響血筑，保證車速的穩(wěn)定。

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　　n1=k1(n0+δn0) 
　　n2=k2(n1+δn1) 
      

　　n3=k3(n2+δn2) 
　　n4=k4(n3+δn3)
                   
　　本系統(tǒng)中，采用profibus-dp過程現(xiàn)場總線結合plc程序來完成速度鏈的控制谈跛，避免了運算放大器的速度鏈給定環(huán)節(jié)的信號漂移羊苟，提高了穩(wěn)定性。
           
3  工藝自動化系統(tǒng)設計
           
　　3.1 硬件構成
                   
　　根據(jù)紙板紙機的工藝要求感憾，該控制系統(tǒng)有profibus-dp構成單主從工作方式蜡励，如圖2所示。主站選用siemens的s7-300 plc(cpu313c-2dp)阻桅，站地址設為2凉倚，實現(xiàn)總線通信控制和管理，完成周期性數(shù)據(jù)訪問嫂沉。網(wǎng)部稽寒、壓榨部、干燥部和切紙機的各變頻器(mm440)為從站趟章，地址分別為3杏糙，4，5尤揣，6敛意，7，8蝇莲，9胶勾，10。現(xiàn)場觸摸屏通過mpi口與plc相連闭腊，其地址設為1爹窥。上位機通過cp5611與主站plc連接，地址使用默認值0哀呕。理紙機部分的遠程i/o(et200m)地址為11膊许。主站plc與變頻器及現(xiàn)場觸摸屏實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通訊土叠，完成整個紙機傳動過程中的速度鏈、負荷分配拭秃、張力控制等功能」共牵現(xiàn)場觸摸屏實時顯示各分布點的工作狀態(tài)，監(jiān)測各變頻器的運行蔓献、故障狀態(tài)歪榕，通過它可以對各傳動點實現(xiàn)全部控制功能。plc實時的接受來自上位機和觸摸屏的優(yōu)化控制指令幅慌，自動調(diào)節(jié)各分部的速度以適應生產(chǎn)需求宋欺。同時plc將各分部的運行參數(shù)送往上位機，以便及時了解生產(chǎn)狀況胰伍。整個系統(tǒng)采用profibus-dp現(xiàn)場總線控制技術齿诞，系統(tǒng)全部控制功能的實現(xiàn)都由現(xiàn)場總線通訊完成。只靠一條通訊電纜傳輸骂租，省去了傳統(tǒng)的線路接點祷杈。大大提高系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約了控制電纜菩咨。同時實現(xiàn)了從操作到控制的全數(shù)字化吠式，徹底杜絕了現(xiàn)場干擾對控制系統(tǒng)運行的影響陡厘。
           
　　3.2 軟件設計
                   
　　plc的編程使用s7系列的編程軟件step7 v5.3抽米，通過其對系統(tǒng)進行相應的網(wǎng)絡配置，如通信端口的設置糙置，站地址和數(shù)據(jù)傳輸速率的設定等云茸；然后對主站s7-300進行硬件組態(tài)，通過配置谤饭，cpu313c-2dp可以各個變頻器和et200m的i/o 分配地址么鹊，這樣從編程角度來看，cpu313c-2dp隊給從站的控制如同本機的i/o一樣诚悍。
                 
　　step7 v5.3軟件采用模塊化結構編程勇震，整個控制程序由ob組織塊、fc功能塊毛师、db數(shù)據(jù)塊等構成尼摩。控制字是現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制傳動單元的基本手段族江∠Ъ觯控制字由現(xiàn)場總線控制器(plc)發(fā)送給傳動單元，傳動單元根據(jù)控制字的位編碼指示作出相應動作站号。狀態(tài)字是一個包含了狀態(tài)信息的字用缔，它由傳動單元發(fā)送給現(xiàn)場總線控制器(plc)瘩朋。組織塊ob是系統(tǒng)操作程序與用戶應用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運行赠粘。不同的ob有不同的功能券亚。本設計中組織塊有ob1、ob20校摩、ob35泄鹏、ob82、ob86秧耗、ob87备籽、ob100、ob121分井、ob122车猬。 

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                                                            圖2   紙板紙機系統(tǒng)結構示意圖
                   
　　上位機采用visual c++進行畫面顯示設計肘认，通過dll獲得plc的實時數(shù)據(jù)，進行動畫設計猖生，數(shù)據(jù)管理舞铝，報表打印和故障記錄和分析等。現(xiàn)場觸摸屏通過siemens的hmi組態(tài)軟件protool v6.0進行組態(tài)和編制畫面饭里。觸摸屏畫面是以設備圖為底并分段細化辞垦。從觸摸屏上可以輕松觀察系統(tǒng)總圖并臊、各分部圖健乾，直至每個分布的傳感器的狀態(tài)。利用觸摸屏提供的輸入/輸出帆疚、棒圖煌害、曲線圖、字符养烙、幫助信息芦惧、口令和畫面切換等功能，可以觀察和設定變頻器的頻率货僚、轉速及當前實際的頻率和轉速耙替、紙機的運行狀況等。
           
4  結束語
                   
　　工程實踐證明曹体，本控制系統(tǒng)采用profibus-dp網(wǎng)絡技術實現(xiàn)分布式控制俗扇，可以大大降低現(xiàn)場信號連接的工作量和費用硝烂，提高信號的傳輸精度與靈活性，降低系統(tǒng)成本铜幽，給安裝滞谢、調(diào)試和設備維護帶來方便。profibus-dp網(wǎng)絡速度快除抛、可靠性高狮杨、開放性好、抗干擾能力強到忽，適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)橄教，是pc、plc與其他智能現(xiàn)場設備通信的優(yōu)選網(wǎng)絡喘漏。

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