一、前言
化纤涤纶短丝生产工艺流程中，后处理牵伸联合机是整个生产线中关键设备，各单元机控制精度直接影响成品丝质量。采用传统机械长边轴或同步调节器控制，各单元机之间工艺比例倍数调整极不方便，且控制精度难以保证。，方便对各工艺参数调节，提高整个系统控制精度和可靠性，采用“西门子TP170A触摸屏+S7-300PLC+矢量控制型逆变器”控制方案。
二、PROFIBUS-DP现场总线简介
PROFIBUS是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170现场总线标准。PROFIBUS广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化等行业。PROFIBUS应用特点分为PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特点分别为：PROFIBUS-DP（工厂自动化），快速即插即用；PROFIBUS-FMS（通用性自动化），通用、大范围使用、多主通信；PROFIBUS-PA（过程自动化），面向应用、总线供电、本质安全。PROFIBUS-DP用于设备级高速数据传送，中央控制器高速串行线同分散现场设备进行通信，多数数据交换是周期性，除此以外，智能化现场设备还需要非周期性通信，以进行配置诊断和报警处理。
PROFIBUS协议实现可以PROFIBUS专门协议芯片和微处理结合来完成。电力传动领域，各个公司分别推出自己实现PROFIBUS协议通信模板，直接插入变频器内就可以完成通讯。如SIEMENS SIMOVERT MAS-TERDRIVERS变频器中CBP板，艾默生变频器TDS-PA01适配器。现就涤纶短丝后处理牵伸联合机传动系统中PROFIBUS具体应用作一描述。
三、涤纶短丝后处理牵伸联合机PROFIBUS现场总线应用
1．涤纶短丝后处理牵伸联合机传动系统简介
本文以涤纶短丝后处理牵伸联合机传动系统为例,介绍现场总线牵伸联合机系统中应用。
化纤聚酯瓶片经熔融纺丝卷绕上油形成丝束喂入盛丝桶内，盛丝桶里丝束从集束架引出，浸油槽上油，进入第一牵伸机；本生产线共有两道牵伸，一道牵伸第一牵伸机和第二牵伸机之间进行；一道牵伸所需牵伸温度是75～80℃，由水浴牵伸槽提供。二道牵伸是第二牵伸机和第三牵伸机之间蒸汽牵伸箱中进行，牵伸温度约为95～100℃；牵伸后丝束由由叠丝机将其叠成一片，送卷曲机使丝束卷曲成形。系统结构组成如图1所示。
系统使用6套西门子矢量控制型逆变器，分别驱动六台单元机。PLC采用西门子S7-300系列。主控柜内设置PLC主站，现场操作台上装有西门子TP170A型触摸屏，触摸屏与各变频器均为从站。PLCPROFIBUS-DP现场总线将主站与从站全部连接起来组成了一个工业现场总线系统，即提高了系统可靠性与高性能比，也极大方便了工艺人员和操作人员。该系统主要有以下特点和新功能：①矢量控制变频技术，电机上编码器和逆变器构成速度闭环；②能耗制动加机械制动，停车时自动投入制动工作，工作可靠，制动平稳，实现了高速下快速停车；③先进工业现场总线系统与PROFIBUS总线；④触摸屏使用户操作方便，速度、电流等数据实时显示，电气系统运行监控与显示，故障显示，诊断，报警等。
2．PROFIBUS-DP网络组成
利用S7-300 CPU313C-2DP作为主站,逆变器加CBP板、现场触摸屏（TP170A）作为从站，组成一个单主PROFIBUS-DP通信系统。DP适用于数据高速通信场合，采用RS-485双绞线电缆或光纤电缆，波特率从9.6Kbps-12Mbps,采用点对点（用户数据与传输）或广播（控制指令）方式,支持循环主从数据传输。 PROFIBUS网络组成图如图2所示。
PLC主站和所有从站都为SIEMENS公司产品，都满足PROFIBUS总线通信协议。本系统中，采用RS485屏蔽双绞线作为通信介质，通信波特率为1.5Mbps,为PROFIBUS环形网络。PROFIBUS-DP主要使用主-从方式，PLC主站周期性与传动装置进行数据交换。PROFIBUS结构中，周期性通道MSCY-C1可用数据被定义为参数过程对象PPO，可用数据结构分成不同两部分且用报文分别传送：PZD部分（包括控制字，设定值，状态字和实际值）；PKW（用于读、写参数值）。当总线系统启动时，这种用于PROFIBUS主站到传动装置PPO类型可以被设置，设置那种类型PPO，取决于自动化网络中传动装置功能。
PROFIBUS装置有各种不同特性，所有主站系统能正确调用所使用附加板，必须需要每一个装置主数据文件GSD。能够有效通信，STEP7中，必须为每一总线设备设定址，主站寻址。CBP板设置通信参数有：P918（总线址），P712（PPO类型），P722（过程数据报文故障时间）。
本系统采用了PROFIBUS-DP总线，使系统节省了到机台大量电缆，增加了可靠性，减少了变频系统干扰，便于人员操作和维护。
3．PROFIBUS诊断功能
PROFIBUS具有强大诊断功能,当接到从站传到警报或出错时,主站迅速作出反应中止正常通信,对故障快速定位。这种诊断信息分为三级：本站诊断操作、模块诊断操作、通断诊断操作。故障清除以后，总线恢复正常通信。
四、现场总线技术应用于电力传动系统前景及优越性
电力传动是工业自动化一个重要分支领域，电力控制装置功率电子学，微电子学和计算机技术发展，以具有相当水平自治性和智能化。现场总线技术电力传动领域中应用，具有以下优点：
①推动电力传动装置全数字化。现场总线系统开发性，各个不同厂家设备之间可以实现信息交换，用户可以按自己需要和考虑，把来自不同厂家设备组成大小随意系统。使生产厂家应用现场总线技术到产品时，将进一步加大装置全数字化。
②降低电力传动控制系统安装成本和维护费用。现场总线系统中分散现场智能设备能直接执行多种传感控制报警和计算功能，可减少变送器数量等，减少系统硬件投资。现场总线系统接线十分简单，电缆、端子、槽盒、桥架用量大大减少，节省了安装费用。现场控制设备具有自诊断和处理简单故障能力， 并数字通讯将相关诊断维护信息送往控制室，用户可查询所有设备运行，诊断维护信息，早期分析故障原因并快速解除。
③充分应用软件功能，提高系统复杂控制能力。现场总线系统设备智能化、数字化，与模拟信号相比较，它从根本上提高了测量与控制精度；减少了传送误差。同时系统结构简单，减少了信号往返传输，提高了系统可靠性。PLC与传动装置之间减少了直接输入输出电缆连接，充分应用软件功能，所有控制量都现场总线以实现，进而提高了系统复杂控制能力。
五、结束语
生产实践已经证明，此方案具有简单实用、运行稳定可靠、操作维护方便等特点，已成功应用于化纤涤纶短丝后处理牵伸联合机上，取了很好经济效益和良好社会效益。
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