1 前言
柔性生产线具有配置简单，自动化程度高，可程序化和重新配置的优点，而被广大用户所采用。化纤柔性生产线中，挤出机是整个设备的重要部分，而后续各卷绕部分的速度同步才是整个系统的关键。系统中多电机速度同步精度的高低，直接影响着化纤丝成品的质量。
在以前的此类生产线中，大多数采用在各辊上安装现场操作箱，根据实际情况人为调整速度的方法进行控制。这种方案存在如下缺点：
1）不便于数据的集中管理；
2）需要根据各个速度，手工计算牵伸比；
3）实际速度不满足要求，需要再循环跑到各个区域去调节，操作非常麻烦；
4）废品率偏高。
针对上述问题，此次设计中，在理念上采用集中控制与分散控制相结合的方式，将触摸屏与PLC作为控制的核心。触摸屏设置配方数据，PLC直接计算牵伸比，通讯控制变频器速度。集中的操控人机界面，并在各辊上安装现场操作箱，既能在触摸屏上进行所有的控制，又能在现场进行整个系统的操作。
通讯的应用是现代工业发展的一大主题，用通讯方式设计的系统结构简单，运行可靠，能有效的避免硬件故障带来的整个系统的损失。
化纤柔性生产线简介：化纤柔性生产线是化纤丝生产中的一种重要的生产线，它的结构包括挤出机，计量泵，分丝盘，水箱，牵伸辊机（包括加热和不加热），导轮，冷却箱，力矩辊机和收丝机。在加工时，将化纤颗粒放入挤出机漏斗，经过挤出机加热挤出并在分丝盘将化纤溶体分成几百束的初级化纤丝后经水冷却，然后将化纤丝几十根为一把经过导轮缠绕在各牵伸辊机上逐级拉伸后变成很细的化纤丝成品卷绕在收线盘上。从初的化纤丝到成品之间化纤丝的初细就靠各辊机运行速度的逐渐加快来确定，具体的快慢由牵伸比设定，不同的产品牵伸比不同。
本系统在设计时充分考虑了操作的简易性，只需要设定其中的主速度，通过牵伸比就可以把各级的速度分别计算出来，在调节速度时，各级的牵伸比也会自动计算出来，并进行自动保存。
现场操作时，在各级上有一现场操作箱，可以进行速度同升同降，单独启动、停止，联动启动、停止和紧急停止功能，另外在4热七辊机和8热五辊机的两个操作箱上还装有两个线速表，用以显示当前的线速度，便于现场调节。集中监控时，将控制柜上的选择开关拨到触摸屏端，即可用触摸屏进行启停操作，但不管集中控制还分散控制，都可在触摸屏上设定数据和显示当前频率和电流。
3 硬件设计
本系统主要由触摸屏、PLC、变频器、测速编码器以及其它一些辅助元器件组成。整个系统通过通讯进行数据传输，结构简单，操作方便，运行可靠。PLC采用艾默生公司的EC20-3232BRA主控制模块，外带一个16点的EC20-1600ENN输入扩展模块。
EC20 PLC是艾默生小型PLC的高端产品，它具有高可靠性、高响应性，强劲的通讯功能，丰富的指令集等，其中程序容量可达到12K步，而基本指令时间才0.09μs。它的板件经过了严格的三防处理，工作电压AC85~280V，具有zhuoyue的抗干扰性，是系统稳定运行的可靠保证。重要的是它自带了一个RS485/RS232的通讯接口，有丰富的通讯指令，使得和外部设备通讯变得更为简洁方便。
由于各牵伸辊机对速度要求非常高，所以各牵伸辊机的变频器均采用艾默生TD3000系列，一共使用了7台TD3000变频器，并且3五辊机、4热七辊机、6热七辊机、8热五辊机、9热七辊机和11七辊机都增加测速编码器以保证设备对速度精度的要求。12收线机由于设备对速度要求不是那么严格，所以采用了不带测速编码器的TD3000变频器。
TD3000变频器是艾默生公司高性能的矢量控制型变频器，可以加测速编码器组成速度闭环控制，能实现转矩的快速响应和准确控制，能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行。具有自动调谐、零伺服控制、速度控制和转矩控制在线切换、编码器断线检测、能进行参数考贝等多种功能，并有RS485自由通讯接口，完全可以满足系统的要求。计量泵采用的是两台艾默生EV1000通用型变频器。
监控人机界面采用10.4寸触摸屏，进行数据显示和设定，直观可靠。
在整个系统中，PLC是控制中心，它可以独立完成整个控制过程，在触摸屏发生故障时，仍然可以通过现场操作箱进行控制而不影响整个系统的运行。
https://初始化短帧，帧头为02
LD SM0
MOV 16#2 V3
MOV #addr V4
MOV 16#1F V5
MOV 16#5 V6
MOV 16#0 V7
MOV 16#0 V8
MOV 16#44 V9
MOV 16#7F V10
MOV #freq_set K4M1980
MOV K2M1988 V11
MOV K2M1980 V12
MOV 0 Z0
MOV 0 V13
https://异或校验
LD SM0
FOR 9
LD SM0
WXOR V13 V4Z0 V13
LD SM0
INC Z0
NEXT
https://发送和接收
LD SM0
MPS
ANI SM122
XMT 1 V3 11
RCV 1 D7000 11
MRD
AND SM123
MOV D7004 K2M1988
MOV D7005 K2M1980
MOV K4M1980 #freq
MPP
AND SM123
SET #end
https://发送完后，将完成标志位END置ON
此段程序为TD3000变频器设定频率和读电流的子程序，EV1000的通信程序可以根据它的通信协议进行设计。下面介绍变频器的参数设定，由于总共有九台变频器需要通信，所以我们将变频器的地址分别设为10到18，具体通讯参数TD3000在F9组里面进行设定，EV1000在FF组里进行设定，除了设定通讯参数外，还有编码器，摸拟量设置等参数，设定如下：
TD3000变频器 通讯参数 F9.00 3 F9.01 0 F9.02 12-18
编码器参数 Fb.00 1024
启停参数 F0.02 1 F0.03 6 F0.05 1
模拟量参数 F6.08 0 F6.11 7.8
EV1000变频器 通讯参数 FF.00 0005 FF.01 10-11
启停参数 F0.00 2 F0.03 1
此程序中，除了需要给变频器设定频率外，我们还要读取变频器的当前电流和故障状态，以反应当前设备的运行状况，另外还有参数计算，系统启停，故障报警等程序，这里不一一赘述。
3 结束语
此化纤柔性生产线自运行以来，达到如下效果：
1） 的同步速度精度，使产品废品率明显降低。
2） 完善的集中控制，大幅降低工人的劳动强度。
3） 设备速度从以前设备的100米/分钟，提高到150米/分钟，效率提升了50%。
4） 生产过程的参数完整记录，为质量追溯提供了依据。
以上效果等到了用户的高度评价。
从本次的实际应用来看，艾默生公司高性能矢量变频器TD3000较高的速度精度与EC20系列PLC的强大的通信能力，完全可以为化纤行业提供高稳定性、高可靠性、高度自动化和高效率的系统性解决方案。
通讯越来越多地走进了现代控制领域，它直接引领着传统工控设计理念的变革。大到成千上万点的监控系控，小到单台设备，无处不见通讯的身影，它以快捷的硬件组态和高效率的运行获得了很多工控专家的支持。艾默生EC系列小型PLC增加了一个通讯接口和很多强劲实用的通讯功能，是当前小型PLC的发展方向。
使能DP从站或I0设备可能需要很长的时间。如果想取消正在运行的使能作业,使用相同的L ADDAR和MODE的值设置为2 ,启动指令*D_ ACT_ DP*。重复调用指令*D_ ACT_ _DP" (MODE=2)直到RET _VAL=0指示使能作业被取消。如果想使能一-个参与节点内通信的DP从站或I0设备,建议先使能发送方然后再使能接收方(*者)
西门子DP接头标准详细介绍：
用于将 PROFIBUS 节点连接到 PROFIBUS 总线电缆。
安装方便：
FastConnect 插头采用绝缘刺破连接技术，可确保极短的组装时间。
集成端接电阻 (6ES7 972-0BA30-0A0 中不具有)
通过带 Sub-D 接口的连接器可以连接编程器，无需额外安装网络节点。
西门子DP接头说明：
用于 PROFIBUS 的 RS485 总线连接器，可用于连接 PROFIBUS 节点或 PROFIBUS 网络部件到 PROFIBUS 总线电缆。
西门子DP接头特性：
提供有各种类型的总线连接器，可优化用于连接的设备：
总线连接器具有轴向电缆引出线（180°），可用于如 PC 和 SIMATIC HMI OP，传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的总线端接电阻
带垂直电缆引出线的总线连接器（90°）；
这种接头采用垂直电缆引出线（有或没有编程器接口），数据传输速率高达 12 Mbit/s，带集成的终端电阻。传输速率为 3、6 或12 Mbit/s 时，在带编程器接口的总线接头和编程器之间，需要使用 SIMATIC S5/S7 连接电缆。
有 30°电缆引出线的总线接头（经济型），无编程器接口，数据传输速率*为 1.5 Mbit/s，无集成的总线端接电阻。
PROFIBUS 快速连接 RS485 总线接头（90°或 180°电缆引出线），传输速率*为 12Mbit/s，采用绝缘刺破技术可实现快速简单安装（用于硬线和软线）
西门子PLC模块，变频器，触摸屏，交换机
从事智能科技、自动化科技、机电领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务，工业自动化设备安装，工业自动化控制设备、电气设备、机申设备、电子产品、五金产品、金属材料、仪器仪表、橡塑制品销售，商务信息咨询，软件开发，建筑装修装饰建设工程专业施工，建筑安装工程(除特种设备)，机械设备租赁(不得从事金融租赁)，物业管理。工业自动化设备加工、销售。
本公司销售的一律为原装正品，假一罚十，可签正规的产品购销合同，可开增值税发票，税点另外算，24小时销售热线：15221406036 本公司销售的一律为原装正品假一罚十可签正规的产品购销合同可开增值税发票税点另外算24小时销售热线15221406036 西门子触摸屏代理商，西门子一级代理商，西门子中国授权总代理 ----浔之漫智控技术（上海）有限公司 本公司专业经销合信/CO-TRUST科思创西门子PLC；S7-200S7-300 S...
