FCS在大容量涤纶短纤纺丝生产线中的使用

　　一、工艺流程及概略
　　
　　熔体直接纺大容量涤纶纺丝出产线的工艺流程：熔体增压泵—熔体输送管—纺丝箱体—计量泵—中心内环吹设备—卷绕机—牵引机—喂入机—盛丝桶往复机。本联合机共有6个纺丝箱，有36个纺丝位，每个纺丝位装备一台高精度的计量泵。直纺熔体经增压泵增压后由熔体输送管将熔体输送至纺丝箱，经计量泵计量后由喷丝板喷出，经过中心内环吹设备，受空气冷却固化后进入卷绕机，各纺丝位丝束经过上油设备后进入牵引机，再由喂入机送入盛丝桶往复机。
　　
　　日产150吨大容量涤纶短纤维纺丝出产线电气操控体系是依据PLC的现场总线的分布式操控体系(FCS)。体系的操控规模包括熔体直接纺出产线的熔体配管增压泵到盛丝桶往复机的悉数规模。
　　
　　二、操控体系的特色
　　
　　大容量涤纶短纤维纺丝出产线电气主动操控体系的主要特色：
　　1、选用依据现场总线的操控体系FCS，体系高度安稳牢靠，有很强的抗干扰才能；
　　2、开放式的总线，包容第三方设备；
　　3、变频调速选用高精度的Siemens 变频传动体系；
　　4、完结全数字化、全现场化操控；
　　5、设备会集监控、友爱的人机界面；
　　6、能够完结车间和工厂级的信息化办理，向信息体系主动供给实时数据；
　　
　　三、操控体系架构
　　
　　1、体系结构
　　整个操控体系的结构选用分层操控方法，由上位工业PC机、HMI触摸屏、OP操作屏、S7 PLC，变频操控柜和现场I/O及现场设备等组成。体系结构示意图如〈图一〉所示：
　　
　　2、功用组成
　　如上图所示，操控体系分为三个操控层次：
　　中心监控办理层—工业PC计算机、HMI触摸屏
　　出产进程逻辑判别和数据收集层—S7 PLC
　　设备运转操作层—MCC操控柜和现场I/O及现场设备
　　下面临各层次的功用和它们之间的联络做简略的介绍：
　　上位工业PC机以图形画面显现设备模型及运转状况，监控和修正各个工艺参数，宣布操控指令，并完结报警，存档，打印等信息处理。上位机组态软件选用组态王（Kingview6.5）。组态王是目前国内比较广泛用于工业操控的组态软件。组态王能完结对一切PLC内存单元的读写。体系运转时，经过读取PLC内存单元中的内容，上位机能够将体系的运转进程用画面的方法显现，对之进行监控，一起，经过向PLC的内存单元写入数据，能够下发指令给PLC，操控体系的运转。开发工业PC机程序时，充分利用了软件体系供给的资源，使开发进程快速快捷。
　　
　　PLC与上位工业PC机的通讯选用西门子专用的Profibus或Ethernet通讯模块，经过Profibus或Ethernet网与上位机、触摸屏通讯，PLC向上位机、触摸屏传送设备的实时数据及状况，接纳并履行上位机、触摸屏的实时操控指令；在上位机、触摸屏上能够修正各单元机的工艺参数及各单元机的实时状况。
　　
　　四、PLC的装备
　　
　　1、1PLC及2PLC：纺丝机PLC
　　大容量涤纶短纤维纺丝机电气主动操控体系选用西门子2台S7 PLC、模拟量输入模块对纺丝箱体温度、组件压力等目标进行监控，一起经过Profibus现场总线操控计量泵及油济泵传动变频器；现场智能I/O选用ET200模块，经过Profibus现场总线与CPU完结数据高速传输，现场I/O模块对环吹小车升降、进退及计量泵起停进行操控。ET200作为从站，经过IM153-2与CPU完结。纺丝箱体ET200从站归纺丝PLC。经过CP340通讯模块与联苯炉温度操控器RKC-D系列外表进行通讯; 在纺丝层设有一个现场操作台，在操作台上设设置一个Siemens HMI触摸屏，可在现场修正计量泵及油剂泵变频器的频率。
　　
　　2、3PLC：卷绕牵引喂入PLC
　　卷绕机电气主动操控体系选用西门子S7 PLC经过数字I/O模块卷绕机吸丝、切丝、牵引辊、导入棍、喂入轮、上油泵等目标进行操控，一起经过PROFIBUS现场总线操控牵引辊、导丝辊、喂入轮、上油传动变频器速度或频率，并在牵引喂入机处设有一个操作台，在操作台上设置一个Siemens HMI触摸屏，可设定牵引喂入机的速度。
　　
　　3、4PLC：盛丝桶往复机PLC：
　　盛丝桶往复机电气主动操控体系独自选用一套西门子S7 PLC，经过PROFIBUS现场总线操控盛丝桶往复机纵向、横向传动伺服变频器以及现场I/O，盛丝桶往复机主机横动小车及纵动小车传动选用了西门子CUMC伺服操控体系，对横动小车及纵动小车进行定位操控。精确操控盛丝桶往复设备的定位及往复运动。盛丝桶往复设备的操作台上设置一个Siemens OP操作面板，可进行守时操控。
　　
　　五、软件规划
　　PLC的软件规划主要有以下几个部分：
　　1、S7-300PLC与变频器之间的PROFIBUS通讯：
　　S7-300PLC与变频器之间的PROFIBUS通讯能够设定变频器的频率，读取变频器的运转频率，电流和电压。软件规划框图见<图二>,在进行硬件组态时就要确认PROFIBUS通讯的PPO通讯类型，依据PPO的类型和要通讯的变频器的数量，生成一个相对应的DB块，西门子变频器的50Hz对应的频率代表值为16384，依据咱们要设定的频率换算成相对应的频率代表值、指令字、操控字等，送入通讯用的DB块中，经过西门子供给的功用块FC21、FC22、FC23进行编程，在OB100中调用功用块FC23对PROFIBUS通讯进行初始化。调用
　　
　　功用块FC21对变频器进行频率设定，调用功用块FC22读取变频器的运转频率代表值，电流和电压。频率代表值换算成相对应的频率。经过上位机和HMI触摸屏与PLC进行数据交换，就能够在上位机和HMI触摸屏上修正变频器的设定频率，在上位机和HMI触摸屏上显现变频器的运转频率、电压、电流等参数。
　　
　　2、S7-300PLC与RKC-D系列外表进行通讯：
　　
　　S7-300PLC选用CP340与RKC-D系列外表的RS485通讯，软件规划框图见<图三>,依据RKC-D系列外表供给的RS485通讯协议，在S7-300PLC编程时生成两个DB块，设定RKC-D系列外表的设定值，读取RKC-D系列外表的测量值，经过调用S7-300PLC的FB2、FB3发送和接纳安排块，与RKC-D系列外表的RS485通讯，设定值转换成ASCII码后，送至DB块中，经过调用FB2发送安排块，经过调用FB3接纳安排块, 把测量值送至DB块中的ASCII码转换成十进制，即可完结设定值的发送和测量值接纳。
　　
　　3、PLC与上位机、SIEMENS HMI操作屏进行通讯
　　
　　纺丝、卷绕部分的PLC经过总线与操作员站工控机PC通讯，上位机供给友爱的人机操作界面。人机界面以简练、明晰的风格组态各个操作画面，画面上精确明晰地以图形方法表明出当时出产线设备工况，如中止、运转、速度和毛病等信息并以不同色彩、图形和文字表明。经过界面上的操作，可对计量泵、牵引辊、导丝辊、喂入机及盛丝桶往复机的速度进行设定和修正；可对卷绕油济泵的速度进行设定和修正；牵引、喂入机体系设置中速和工艺速二档速度。完结体系的工艺参数设置、运转操控、工况显现、报警显现、运转和报警数据记载和查询、打印等功用。
　　
　　 六、结束语
　　
　　经过PROFIBUS或Ethernet网使PLC与上位工业PC机、HMI操作屏进行通讯，通个PLC的PROFIBUS网对变频器和现场I/O及现场设备进行通讯，经过网络传送进程数据，这种依据现场总线的分布式操控体系(FCS) 减少了现场布线工作量和保护工作量、标准了软件程序的编制、一起体系具有易于扩展并对整个出产线的工艺参数进行会集办理的长处。总归，FCS在涤纶纺丝出产线中的使用降低了体系规划、制作、装置、保护的本钱，并提高了体系的操控精度和体系的牢靠性。该体系已成功使用在我公司的日产150吨大容量涤纶短纤纺丝出产线上。