基于現(xiàn)場總線的聚酯網(wǎng)熱定形機(jī)控制系統(tǒng)

何哲+楊濤

摘要：本文介紹了熱定形機(jī)的工藝。針對熱定形機(jī)現(xiàn)場分布設(shè)計(jì)了分散型SCADA系統(tǒng)，便于對過程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控。針對被控對象過于分散的問題，設(shè)計(jì)了基于Profibus現(xiàn)場總線的集散控制系統(tǒng)（DCS）。下位控制系統(tǒng)通過Profibus-DP總線組成“一主五從”，便于對離散型設(shè)備進(jìn)行管理與通訊。上位監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線RS485和Profinet與PLC進(jìn)行通訊，對工藝流程進(jìn)行監(jiān)控與管理。在調(diào)試期間，該系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能均能夠達(dá)到控制要求。目前該設(shè)備已經(jīng)投入運(yùn)行，企業(yè)也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：熱定形機(jī)；SCADA；DCS；Profibus-DP；上位監(jiān)控系統(tǒng)；現(xiàn)場總線

中圖分類號：TS273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

The Fieldbus Control System of Polyester Mesh Heat-setting Machine

Abstract： The paper introduces the principle of heat-setting machine. According to the distribution of heatsetting machine， the decentralized SCADA system is designed to collect and monitor the process data. To solve the problem that the controlled object is extremely scattered， a Distributed Control System （DCS） based on Profibus is devised. The control system is composed of one master and five slaves， which are connected via Profibus-DP field bus to facilitate the management and communication between distributed devices. The PC monitoring system is communicated with the PLC via RS485 and Profinet field bus to monitor and manage the technological process. During debugging， both dynamic and steady-state performance of the system can meet the control requirement. At present， the equipment has been put into operation and the user has also made good economic benefits.

Key words： heat-setting machine； SCADA； DCS； Profibus-DP； PC monitoring system； field bus

隨著國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，織物的需求量日益增加，對質(zhì)量要求也越來越高。常見工業(yè)用織物包括造紙聚酯網(wǎng)、銅網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)等。寬幅熱定形機(jī)的性能高低是保證造紙網(wǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵所在，本項(xiàng)目熱定形機(jī)用于對寬幅產(chǎn)業(yè)用布和產(chǎn)業(yè)用網(wǎng)進(jìn)行定形加工，在特定的溫度和張力的作用下對織物進(jìn)行工藝加工處理，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

1工藝原理

寬幅聚酯網(wǎng)熱定形機(jī)由探邊上針裝置、拉幅裝置、拉伸裝置、熱風(fēng)加熱裝置等組成，其工藝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1探邊上針過程

探邊上針裝置由網(wǎng)邊檢測裝置和擺臂電機(jī)組成，擺臂電機(jī)驅(qū)動擺臂架左右擺動跟蹤織物邊沿，以保證織物正確上針并隨針板鏈條在針板鏈條電機(jī)的驅(qū)動下進(jìn)入熱風(fēng)箱。

1.2拉幅過程

拉幅裝置主要指貫穿于烘箱之內(nèi)左右兩側(cè)的針板鏈條，它置于兩條環(huán)形軌道之上，起拉幅以及控制和固定織物幅度的作用?？椢锏睦鶑埩Χㄐ涡Ч哂泻艽蟮挠绊懀仨氁獫M足織物橫向拉幅張力符合工藝要求的張力值，以達(dá)到要求的定形效果。在熱定形過程中，通過對預(yù)張力的調(diào)節(jié)，控制拉幅器使軌道變窄或變寬，實(shí)現(xiàn)在工作幅寬的范圍內(nèi)作恒張力調(diào)節(jié)。

1.3拉伸過程

在織物拉伸張力控制中，必須滿足以下兩點(diǎn)：一是保證織物縱向拉伸張力符合工藝要求的張力值，以達(dá)到最佳定形效果；二是保證整張織物的縱向拉伸張力在拉伸輥處沿橫向分布均勻，即前、后拉伸電機(jī)保持同步。在拉伸過程中，如果前后拉伸絲杠位移發(fā)生較大的偏差，就會導(dǎo)致織物的張力不均勻，正常的紋路被拉斜。拉伸張力偏差過大會降低聚酯網(wǎng)的使用壽命，張力偏差過小會撕裂織物。

1.4加熱過程

熱風(fēng)加熱裝置由周波調(diào)功器、風(fēng)室、循環(huán)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、上下熱風(fēng)箱等組成。定形機(jī)主要體積部分是熱風(fēng)箱和風(fēng)室，熱風(fēng)箱具有容納和保溫的作用（外壁有絕熱層），聚酯網(wǎng)采用熱空氣對流式加熱方式。定形過程中，風(fēng)室中電加熱絲產(chǎn)生熱量使周圍的空氣溫度迅速升高，將加熱后的空氣通過強(qiáng)力的循環(huán)風(fēng)機(jī)吹入熱風(fēng)箱，熱風(fēng)穿過織物的表面，上、下風(fēng)箱形成負(fù)壓將熱空氣再吸入風(fēng)室循環(huán)利用。通過檢測抽吸回來的空氣溫度對加熱裝置進(jìn)行控制。風(fēng)室循環(huán)風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)使用交流變頻調(diào)速，電機(jī)與風(fēng)機(jī)直聯(lián)，通過對頻率的調(diào)節(jié)即可控制風(fēng)量的大小，有利于對熱風(fēng)箱溫度的控制，使得定形達(dá)到最佳的狀態(tài)。

2控制系統(tǒng)構(gòu)成

寬幅聚酯網(wǎng)熱定形機(jī)智能控制系統(tǒng)是一套集溫度控制、張力控制、同步控制、交直流調(diào)速、網(wǎng)絡(luò)總線、上位機(jī)和觸摸終端為一體的先進(jìn)的分散型SCADA系統(tǒng)。SCADA包含兩個層次的含義：一是分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即通常所說的下位機(jī)現(xiàn)場控制部分；二是將采集上來的數(shù)據(jù)集中顯示和監(jiān)控，即上位機(jī)部分。操作員可以在上位機(jī)操作現(xiàn)場設(shè)備、觀察趨勢、報(bào)警處理等。熱定形機(jī)控制系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成。