复卷机电控系统软件设计.doc

III4400/1200上引纸复卷机电控系统软件设计摘 要本设计给出了一个较完整的复卷机电控系统解决方案。这个方案为软件设计。从总体上看，该控制系统是一个基于Profibus-DP现场总线和PLC的全交流复卷机电控系统，设计中两个底辊的转矩差使用主从应用宏控制，退卷的张力使用卷曲宏控制，整个控制系统通过现场总线相互连接。在软件设计方面，主要是控制系统的PLC程序，程序包括继电器回路、PLC与变频器的通讯、纸卷直径计算、转矩/压力曲线计算、纸长计算、电机启动、初始化等几个部分。其中要特别提出的是，本设计中PLC与变频器的通信不采用I/O端子，而是使用通信适配器通过用PPO消息（过程参数对象）进行控制，采用这种方式，不但减少了变频器的安装接线工作，还能充分利用变频器的功能，使得变频器在不改变硬件接线的情况下，就可以应用于多种场合。关键词：复卷机，PLC，程序，现场总线The software design of Rewinder on 4400/1200 electronic control system ABSTRACTThe design gave a complete project of rewinder electrical control system. It software design. The hardware design was the basis of this project, and the software design was the focus of this project. In its entirety the system is a control systerm of fully AC rewinder, which was based on Profibus-DP fieldbus and PLC. The torque poor of rewinder drum was controlled by the Master/Follower Macro which was integrated into the converter,and the control of tension was based on the Rewinder Macro which was integrated into the converter also. With the help of fieldbus, the entire control system was linked. The software design was finished by designing the programs which included the relay circuit, the telecommunications beteew the PLC and the frequency converter, the calculation of paper rolls in diameter, the treatment of torque/pressure curve, the calculation of papers long, the motor started, initialization and others. One should like to highlight was that the communication between the PLC and inverter wast through the I/O terminal of the inverter， but the PPO(process parameters object) with the help of the communications adapter. In this way, it not only reduced wiring of the inverter, but also could make full use of the converters functions. We not need to change the wiring of the converter when we want the use the converter in different occasions, only need to change the parameters of the converter.KEY WORDS:rewinder，PLC，program,Profibus-DP,master/follower macro目 录摘要IABSTRACTII1 绪 论11.1 课题来源和意义11.2 国内外现状11.3 课题的主要任务12 复卷机电控系统分析32.1 复卷机结构32.2 复卷机主要技术参数32.3 系统控制要求和原理42.4 控制系统方案52.4.1 系统总方案52.4.2 通信方案52.4.3 底辊控制方案72.4.4 退纸辊控制方案72.4.5 压纸辊控制方案72.4.6 复卷机操作方案82.4.7 其它辅助控制83 控制系统硬件设计93.1 硬件选型93.2 系统组态113.2.1 组态DP主站113.2.2 组态DP从站ET200M123.2.3 组态ABB变频器123.3 触摸屏组态143.4 底辊变频器的安装153.4.1 接线图153.4.2 通信适配器参数配置163.4.3 变频器的参数设置173.5 退纸辊变频器的安装183.5.1 接线图183.5.2 通信适配器参数配置193.5.3 变频器参数配置193.6 ET200M的连接和设置203.6.1 模拟模块参数配置203.6.2 实物连接图204 PLC程序设计214.1 总体设计思想214.2 数据结构设计244.2.1 共享数据块设计244.2.2 曲线数据块设计244.2.3 通信功能专用数据块设计244.2.4 参数传递数据块设计264.2.5 编辑符号表264.3 主程序OB1设计274.4 继电器回路程序设计274.5 通讯程序设计274.6 成品纸卷直径计算程序设计274.7 压纸辊压力控制程序设计284.8 底辊转矩差控制程序设计284.9 退纸辊张力控制程序设计284.10 纸长计算程序设计294.11 电机启动程序设计294.12 初始化程序设计294.13 故障诊断程序设计294.14 程序调试295 总结31致谢32参考文献33附录3459复卷机电控系统中PLC程序设计1 绪 论1.1 课题来源和意义复卷机是用于带状、丝状产品卷绕的设备。在造纸生产线上，复卷机往往处在产品的最后加工阶段，甚至是成品纸卷的最后一道工序，因此，造纸行业对复卷机提出了很高的要求。复卷机按结构分，可分为上引纸复卷机，下引纸复卷机，单辊复卷机，专用复卷机，薄纸复卷机。按控制系统分，可分为手动，半自动，全自动三类。目前，在书写纸、静电复印纸、板纸等复卷机市场里，下引纸复卷机得到了广泛的应用，它结构上的优点使得它的可控性和复卷质量优于上引纸复卷机。对于任何类型的复卷机来说，最重要的都是控制系统，这是因为复卷机是典型的间歇式工作机械，它的人工操作极其麻烦并且复卷质量低，而对复卷机用户来说最重要的是复卷效率，唯有自动化的控制系统才能解决这个矛盾。相对于其他行业，造纸行业对复卷机的自动化和集成化的需求更大，本次设计就是针对造纸行业的这一需求，在前人的基础上，尝试提出一个新的复卷机控制系统解决方案。该解决方案兼顾成本与自动化和集成化的要求。在自动化方面，采用PLC控制方案实现，虽然没有达到完全脱离人工操作的程度，但大大减轻了人工劳动，可以实现自动引纸、自动停车、自动切断等功能，通过一个触摸屏就可以轻轻松松操作一台1200m/min的高速复卷机；在集成化方面，采用了工厂普遍采用的现场总线网络PROFIBUS，该网络配合其他车间及工厂级网络，使得信息可以下达变频器、上达公司整个管理网络，即工厂的经理在办公室也可以通过网络查看一个车间的变频器的状态。1.2 国内外现状对于复卷机控制系统，国外的研究重点在于复卷机的全自动化和集成化。全自动化达到的目标是自动长度或直径控制、自动换卷、自动插入芯轴、自动粘断头、自动处理断带；集成化的目标是让复卷机能够连入整个工厂的管理系统。这两点已成为各大复卷机厂商的最大卖点。国内复卷机控制系统由于起步较晚、规模太小、没有相应的积累，在加上复卷机都是成套供给，也就是结构和控制系统一起做，因此国内厂商对复卷机缺乏兴趣，但这种状况随着时间的推移会有了很大的改变。1.3 课题的主要任务本次设计的解决方案，可以分为两个部分，硬件设计和软件设计。其中软件设计也就是PLC程序设计是方案的重点。PLC程序要完成的任务有：复卷机起停控制，自动停车控制（包括定长和定直径停车两种模式），复卷机底辊转矩控制，退纸辊张力控制，控制硬件之间的通讯等。考虑到系统的升级，程序设计的时候还考虑到了兼容性，可以在该系统的基础上通过添加新功能来改造复卷机或用于新的复卷机。同时，相应的控制硬件的参数设置以及主要接线原理也是方案的一部分，毕竟，软件设计必须以一定的控制硬件为基础。主要的控制硬件有变频器（ACS600系列），西门子分布式I/O ET200M，西门子PLC。其中，变频器的参数设置是重点也是难点。2 复卷机电控系统分析2.1 复卷机结构本次设计的控制系统针对下引纸复卷机，结构如下图2-1所示。该卷机的结构可化为四个大的部分：退纸部，纵切部，复卷部，和卸纸台。复卷部由前底辊、后底辊、压纸辊组成，前后底辊分别使用变频器控制，压纸辊使用液压控制系统进行控制。纵切部由可以气动控制的几把圆刀组成，每把圆刀由一台电机控制，圆刀电机的速度一般要比纸的速度快10%到20%左右。退纸部也单独配一台电机，由变频器控制，在运行时，该电机是处在发电制动状态，实际中为了精确控制张力，还配有张力传感器或者调节辊。卸纸台的作用是将纸从两底辊上卸下来，并将纸卷分开，然后使用输送链送到包装部。现代化的卸纸台多采用液压控制，这也是压纸辊也越来越多的采用液压控制的原因：一是方便，可以合用一个液压泵；二是控制精度高。图2-1 复卷机结构图2.2 复卷机主要技术参数型式： 下引纸；纸种： 瓦楞原纸；定量: 105-150g/（通常127g/）；设计速度： 1200m/min；工作速度： 1200m/min；平衡速度： 1500m/min；加（减）速度： 0.33m/s2；加（减）时间： 60至120S；紧急制动减速度：0.8m/s2；紧急制动时间： 20S (MAX)；传动精度: 0.01%；纸幅张力： 1000N/m；原纸卷直径： 2500mm (max2700mm)；原纸宽： 3725mm；净纸宽： 3600mm；成品纸卷直径： 1500mm；纸芯外径： 105mm；纸芯顶直径： 77mm；纵切刀数量： 5套；底辊面宽： 3850mm；轨距： 4700mm；外型尺寸：（长*宽*高）9650*9200*3750；退纸制动电机： 160kw*1，Z4-315-21 500-1500rpm；第一底辊电机： 132kw*1， Z4-225-31 1500rpm； 第二底辊电机： 132kw*1， Z4-225-31 1500rpm；第一导纸辊电机: 7.5kw*1，1460rpm 交流变频；压纸辊电机： 7.5kw*1，1460rpm 交流变频；底刀电机： 750W*5 2800rpm 配套交流电机；油压电机： 18.5kw*1，1460rpm Y系列交流电机。2.3 系统控制要求和原理不同的纸种对复卷出的成品纸卷的质量指标不同，因此它们对复卷机自动控制系统的要求也是不同的。对于瓦楞原纸来说，成品纸卷的质量指标是：具有足够的硬度，而且内紧外松、径向硬度分布均匀，以保证纸卷在运输、储存过程中不变形、不崩裂，在加工设备上能平稳运行。下引纸复卷机主要通过控制纸幅张力，复卷力来满足这一要求的，进一步说就是对退纸辊、前后底辊、压纸辊等传动点的控制。（1）退纸辊控制原理 退纸辊传动点也称为制动发电机，它主要控制张力。在引纸及单独启动时为速度控制，并且要求在运行前有一定的静止张力；在运行时为转矩控制，为了保持纸页张力恒定（一般要求张力控制在360380N /m之间），转矩必须恒定。生产中还要根据母卷的质量适当提高和降低复卷张力，以减少纸幅断头率。（2）底辊控制原理底辊是复卷力的主要产生者。当两底辊有转矩差时，就产生了复卷力。复卷力 ，它随着纸卷直径增大而逐渐减小。同纸页张力一样，复卷力是一种经过第一复卷压区后，在向上复卷的过程中拉紧纸页的力，它受前底辊力矩的影响。复卷力的大小决定了纸卷紧度的大小，提高复卷力可以增加纸卷的紧度。在加速过程中，需要提高复卷力来补偿因加速引起的纸页松弛;在减速过程中，需要减小复卷力来减小因制动而引起的纸页增紧的影响。在生产中，复卷力经过设定，张紧纸卷的预定效果就能达到。纸张在前底辊的打滑决定了复卷力的上限，而下限由后底辊打滑或者在前底辊上纸页占据的位置来决定。当纸页张力急剧改变时，通过速差的测量来确保底辊之间不发生打滑。一般情况下，复卷力是根据预先设置好的复卷力曲线自动控制的，操作人员无需更改。（3）压纸辊控制原理压纸辊的作用是保持纸卷在复卷过程中对底辊的正压力恒定，保证复卷力的精度。在复卷的开始阶段，它给纸卷一个很大的压力，随着纸卷直径变大，它施与纸卷的压力逐渐变小，当卷径达到一定值时，压纸辊所提供的载荷为零，此时，它仅作为维持纸卷位置的设备存在。压纸辊装有一个位置测量装置，可提供压纸辊位置和纸卷直径，随着纸卷直径的增加，压纸辊压力会沿着设定的程序曲线发生变化。压纸辊的压力控制程序必须根据纸张质量和最终直径进行选择。和底辊的控制一样，压纸辊压力是根据预先设置好的压力曲线自动控制的，操作人员无需更改。（4）其他辅助控制 除了以上主传动点和压纸辊控制外，还需要控制纵切刀、断纸、抱闸、风机、油泵、各传动点的连锁等等。2.4 控制系统方案复卷机电控系统是一个很庞大的自动化系统，它的传动点不但多，而且很复杂，操作性很强。针对这些特点，选用PLC控制系统，并且使用PROFIBUS-DP现场总线技术连接现场设备。2.4.1 系统总方案系统采用PLC进行控制，具体选择西门子S7 300系列PLC。图2-2就是完整的控制系统结构图，各主要设备通过现场总线相连。2.4.2 通信方案对该系统来说，各模块之间的通信是很重要的一部分，通信的好坏直接影响到PLC的控制效果。PLCTP177A编程PCNPBA-12ACS604电动机光纤光纤光纤PROFIBUS-DPMPI电缆ET200MM图2-2 控制系统结构图根据控制特点，将系统为三级：第一级为变频器控制级；第二级为PLC控制系统；第三级为HMI人机界面。2.4.3 底辊控制方案底辊的控制是典型的主从控制系统，工作过程中后底辊始终为速度控制，前底辊在引纸时为速度跟随，在运行时为转矩控制。目前，随着变频器技术的发展，变频器厂家在变频器中集成了越来越多的功能模块，对于主从传动，不同厂家采用不同的方法，在这里选择使用ABB的主从传动解决方案主从应用宏1，但要经过改造。主从传动系统中，电动机轴经由齿轮、链条、皮带等相互连接，它的主要目的是在多电机传动系统中使负载能在各电机之间均匀分配。它有速度控制和转矩控制两种模式。但是，底辊转的控制是要求负载按要求分配，也就是要求存在差值，所以还要使用外部信号对从机进行控制，对主机传给从机的给定值加以修正，这样就适合底辊控制了。2.4.4 退纸辊控制方案退纸辊主要是张力控制，和主从传动一样，张力控制也有专用宏卷曲宏，卷曲宏集成在变频器内，用于中心开卷机和卷曲机。ABB变频器从ACS600开始，都支持卷曲宏1。开卷/卷曲宏有两种控制方式：调节辊控制和张力控制。 张力调节按有无反馈可分为闭环张力调节和开环张力调节，闭环张力调节需要张力传感器；按控制方式可分为转矩和速度控制。开环张力调节基于内部计算控制，因此稳定性好；闭环张力调节控制精度高，但稳定性差。 调节辊控制按控制方式分为速度控制和转矩控制，它利用辊子的上下移动拉近或放松纸幅来控制张力，有储存卷材的作用。对于本次设计，选用张力控制。引纸时选择带张力校正的速度控制模式，运行时选择带张力校正的转矩控制模式。2.4.5 压纸辊控制方案压纸辊控制重点在与随纸卷直径增大，要保持对底辊正压力不变。这里采用液压控制系统。PLC根据成品纸卷的直径，通过相应的计算，从压力曲线中读取该直径对应的压力输出，通过电液比例放大器控制液压系统阀门，使压纸辊对纸卷的压力跟随压力曲线变化。2.4.6 复卷机操作方案 复卷机的操作选择使用触摸屏，但是为了方便，还是设置有几个按钮开关。2.4.7 其它辅助控制辅助控制包括断纸，导纸辊，抱闸，油泵电机，纵切刀等的控制，由于现场设备的多样性，需要用到输出输入模块，如果直接接到PLC，接线不但多，而且很乱。为此使用分布式I/O模块，以简化设计和电缆连接。分布式I/O连接到断纸检测器、直径检测器，自身也挂接在PROFIBUSDP总线上2。3 控制系统硬件设计3.1 硬件选型根据控制方案，要选择的主要控制系统硬件有：CPU，变频器，通信适配器，分布式I/O，张力检测器，HMI人机界面，断纸检测器，测距传感器，液压控制系统等。表3-1 元件清单序号名称型号订货号数量备注1CPUCPU315-2 DP6ES7 315-2AF00-0AB012HMITP177A13分布式I/O ET200MIM153-16ES7 153-1AA03-0XB014SM3356ES7 335-7HG00-0AB015SM3216ES7 321-1BH02-0AA016SM3226ES7 322-1BL00-0AA017底辊变频器ACS 604ACS604-0170-32132KW8退纸辊变频器ACS 604ACS604-0210-31160KW9控制板NAMC 113ABB配件10标准端子NIOC 013ABB配件11通信适配器NPBA-122ABB配件12张力传感器TR系列韦伯康13编码器AM583宜科14电液放大器RDC-BL-1A1液压系统用（1）PLC选择PLC使用西门子S7-300系列，考虑到通信，选择CPU315-2 DP型号的CPU3。CPU 315-2 DP 是一款带有中大规模程序量和PROFIBUS-DP 主从接口的CPU。它除了可以组成集中式I/O结构，还可以组成分布式自动化结构。 它经常在SIMATIC S7-300系统中作为PROFIBUS DP主站使用。同时也可以作为分布式智能DP从站使用。其特点是：具有中、大规模的程序存储容量和数据结构，如果需要，可以供SIMATIC功能工具使用；对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力；PROFIBUS DP主站/从站接口；用于扩展的I/O配置；可用于建立分布式I/O结构；CPU 运行需要微存储卡。（2）HMI选择人机界面选择西门子SIMATIC TP177A触摸屏，选择西门子的触摸屏可以简化程序设计，触摸屏可以直接挂在PROFIBUS-DP网络上，使用WinCC flexible组态。在PROFIBUS-DP网络上，它属于2类主站。（4）分布式I/O 分布式I/O选择西门子ET200M系列模块，接口模块选择IM153-1，挂接SM335模拟输入输出模块（4AI/4AO 14位/12位），以及DI、DO模块。（5）变频器 变频器选择ABB ACS 600系列交流变频器，配件包括通信适配器(NPBA-11)，控制板(NAMC-11)，标准输入输出端子（NIOC-01）。（6）张力传感器张力传感器选择北京韦伯康公司的TR系列张力检测器， TR ( Tension Roll ) 张力检测器是一种把辊轮和检测器集成于一体的检测器。传统的张力检测方式需要两个普通检测器和一根张力辊，而 TR 型检测器把它们集成到一起后，安装和使用变得更加方便。而且它只需要一根接线就能把两端检测到的信号一起输出，这就简化了控制现场原来十分复杂的接线问题。 图3-1 张力传感器输入电压：5Vdc；信号输出:500mVdc；应变片阻值：100欧姆每片；额定荷重等级（N）:60，125，250，500，750，1000，2000。（7）电机编码器编码器的使用有两部分，一个是电机，另一个是压纸辊直线位移测量。电机编码器选择绝对型多圈编码器。这里选择Elco-宜科D(C)AM58系列绝对型光电旋转编码器 。该编码器采用非接触式多圈单元集成化检测技术具有较高的抗强电磁干扰能力，可确保系统的稳定运行，参数如下。 分辨率：单圈最高达 8192 个位置， 圈数最高达4096转，总计(1312 位)； 最大转速（rpm）: 6000； 轴负荷（径向/轴向）N: 200/100； 工作温度（）: -20- +80 ； 出线方式: 电缆/连接件； 最高分辨率 （25 bits）:13 bits/turn； 编码类型 :二进制码； 供电电压(V DC) :10-30； 输出方式: DeviceNet/Canoope。（8）位移测量编码器对于位移的测量，选择宜科EAS58系列绝对型光电旋转编码器。 输出方式：模拟量4-20mv； 最大转速（rpm）：6000； 轴负荷（径向/轴向）N: 200/100； 出线方式：电缆/连接件；最高分辨率：8192（13bits）。（9）电液比例阀放大器电液比例阀放大器为各类电液比例控制阀提供所需要的直流电流。向放大器发送模拟或脉冲信号，就有与该信号成比例的电流流过控制阀的电磁线圈，从而改变液压系统的压力及流量。选用的型号为RDC-BL-1A，具体参数如下：输入工作电源电压：2436VDC、220VAC；模拟信号控制电压：05VDC、010VDC； 脉冲信号控制：0255个脉冲；输出比例阀线圈电流：01.5A。（10）断纸检测复卷机断纸检测不能使用单个静态的检测器，实际中一般都需要一个可以来回移动的检测系统。这个系统是一个很复杂的系统，所以在本次设计中选用整套的断纸检测系统以简化设计。这样以来，程序设计中，断纸检测就是检测断纸输入信号。3.2 系统组态系统组态在西门子软件Step 7中使用硬件组态和网络组态工具来完成。组态的内容包括PLC、变频器通讯适配器、DP网络、ET200M等。3.2.1 组态DP主站图3-2 PLC的网络组态（1）建立项目 在STEP 7中，建立S7 300 Station项目，双击硬件组态工具HW Config打开硬件组态窗口。在硬件目录中，将机架拖入窗口，然后在机架中添加CPU 3152DP，电源模块PS，设置主站地址为2。（2）设置PROFIBUS网络 鼠标右键点击项目对象，在弹出菜单中选择“Insert New Object”“PROFIBUS”，将生成PROFIBUS网络对象，利用网络组态工具设置其传输速率，总线行规为DP。（3）组态CPU在HW Config窗口中，将CPU连到PROFIBUS总线上，并设置CPU的DP属性为DP Master主站，站地址为2，诊断开始地址（Diagnostic Start）为1023。3.2.2 组态DP从站ET200M（1）组态IM153-1在HW Config窗口的文件目录中，将“PROFIBUS-DP”“ET200”下的接口模块IM153-1拖入PROFIBUS总线上，设置起地址为3，诊断地址（Diagnostic Adress）为1022。（2）在IM153-1中插入I/O模块统计的I/O数据为：AI2两个，AO2两个，DI至少5个，DO至少20个，因此，选择AI四个，AO四个，DI16个，DO32个，组态后地址如图3-3所示。 图3-3 组态分布式I/O模块3.2.3 组态ABB变频器 ABB变频器必须通过通讯适配器才能与PROFIBUS相连（ACS600可选用通讯适配器NPBA-12），而且作为非西门子的产品，不能直接在STEP 7硬件目录中找到，需要安装设备数据库文件ABB_6012.GSD4。（1）安装变频器GSD文件在HW Config窗口，通过“Options” “Import Station GSD”导入GSD文件。在硬件目录中，将出现ABB设备。（2）组态ABB变频器在系统PROFIBUS-DP硬件配置中添加从站ABB Drives NPBA-12，站号为4。（3）插入PPO类型 PPO（Parameter/Process Data Object）是过程参数对象的缩写，它用于在PROFIBUS中通讯。PPO有5种类型，见图3-5所示。PPO的基本构成是参数识别和过程数据，参数识别用于在运行中读/写从站的配置，比如ABB变频器通过控制盘设置的参数，都可通过PPO消息来访问和改写。参数识别给出了参数号，还给了参数值。过程数据用于过程控制中的通讯，其中CW(K控制字)、REF（给定值）是固定的，用于控制从站设备的起停和速度转矩等，每次必须给定， 图3-4 导入GSD文件从站每次都检查这两个数据。SW(状态字)、ACT(实际值)也是固定的，用于主站（如PLC）读取从站设备的状态和速度转矩。其它PZD可自由分配，由用户定义，但需要从传动设备的支持。图3-5 PPO消息类型本次设计选择的张力控制方式-卷曲宏，其工作过程中需要改变控制模式（引纸时速度控制，运行时为转矩控制），并且需要给定张力值(参数组63需要用到PZD5)，所以选择PPO类型2。图3-6 组态通讯适配器1（4）组态第二个变频器通信适配器组态过程同上，但网络地址为5，PPO类型为PPO-2。组态完成后，见图3-8。图3-7 组态通讯适配器2图3-8 最终组态结果3.3 触摸屏组态作为西门子的系列产品，触摸屏TP177A不需要在STEP 7中组态，它只需要在Wincc WINCC flexible 中组态。TP177A带有RS485 串口 /MPI/PROFIBUS DP三个接口，组态数据可通过RS485 串口 /MPI/PROFIBUS DP进行传输。在本次设计中，它的组态数据传输接口为MPI，而在系统运行时通过PROFIBUS DP接口与系统相连。组态完成后，进行通讯设置后就可与PLC通讯了。3.4 底辊变频器的安装 3.4.1 接线图底辊部分使用带有主从传动宏的变频器，其中后底辊变频器为主机，前底辊变频器为从机。后底辊变频器通过NAMC 11电机控制板和从机（也需要NAMC11控制板）通过光纤相连，见图3-9。前后底辊变频器通过通信适配器NPBA 12（连到变频器的NAMC的CHO通道，也就是DDCS链路）和PLC通过现场总线相连。见图3-10。前底辊变频器只和后底辊变频器相连，不受PLC直接控制，但为了在运行中切换速度和转矩控制模式（见图3-11的X22），以及对转矩差进行控制，还需要在前底辊的输入输出板上接线，进行控制，见图3-11中X21。前底辊变频器不通过光纤连接反馈任何信息，因此，还需要将前底辊的故障信号接到后底辊，形成连锁。当从机出现故障后，主机将也被停机，如图3-11的X27X22之间的连接。另外，如果NPBA 12是在现场总线的最末端，应该合上DIP开关。图3-9 底辊通讯适配器的连接图3-10 通讯适配器与PLC的连接图3-11 底辊两个变频器的连接（前为主变频器）3.4.2 通信适配器参数配置通信适配器的参数配置应和S 7中组态的一致，并和传动模块变频器相兼容。具体的现场总线参数配置如下4： MODULE TYPE（模块类型） ：这是通信适配器自己的类型描述，不需调整。 PROTOCOL（协议）：选择DP协议。 PPO TYPE（PPO类型）：选择PPO1。 NODE NUMBER（站点地址）：4。 NO OF DATA SETS（数据集个数）：本参数定义PPO消息中双向数据的个数，这里选择1，表示只有数据集1（DS1）和数据集2（DS2）投入使用。 DATA SET INDEX（数据集索引）：数据集的偏移量，这里选择FBA DSET 1，表示主机发送给从机的第一个数据集是DS1。 CUT-OFF TIMEOUT（超时中断）：该参数定义了NPBA 12没有接到主机信号时，将如何动作，这里选择0，表示NPBA 12周期的将最新的控制字和给定值传输给传动模块，直到接到新的主机信号为止。 COMM PROFILE（通讯模型）：由于传动为ACS 600 单传动，且软件版本为 ACxA5000以上，选择ABB DRIVES 。 CONTROL ZERO MODE（零控制模式）：该参数定义了NPBA 12只从主机接到0信号时，将如何动作， 这里选择STOP，当接到0信号时，从RUN切换刀STOP。3.4.3 变频器的参数设置表3-2 底辊变频器参数设置5代码参数名称主机参数值从机参数值备注10.01EXT1 STRT/STP/DIRCOMM. MODULECOMM. MODULE来自NAMC通道10.02EXT2 STRT/STP/DIRCOMM. MODULECOMM. MODULE来自NAMC通道10.03DIRECTIONREQUESTREQUEST双向11.02EXT1/EXT2 SELECTCOMM. REFDI3由COMM决定11.03EXT REF1 SELECTCOMM. REFCOMM. REF速度给定来源11.06EXT REF2 SELECTCOMM. REFCOMMREF*AI1转矩给定来源12.01CONST SPEED SELSELNO SEL恒速选择16.01RUN ENABLECOMM. MODULECOMM. MODULE允运行信号来源22.01ACC/DEC 1/2 SEL11加减速曲线选择22.02ACCEL TIME 160S60S加速时间22.03DECEL TIME 190S90S减速时间22.06ACC/DEC RAMP SHPE12S12SS特性曲线50.01ENCODER PULSE NR 81928192编码器每转脉冲50.02SPEED MEAS MODEA-BA-B编码器计数方式50.03SPEED SF SETENCODERENCODER速度反馈源50.04ENCODER FAULTALARMALARM故障处理50.05NTAC FILTER据实际设据实际设滤波时间常数51组通讯配置设置不需设置根据通讯适配器60.01MASTER LINK MODEMASTERFOLLOWER主/从选择60.02TORQUE SELECTORSPEEDTORQUE转矩控制选择60.06DROOP RATE00速度降落60.07MASTER SIGNAL 2202202从机的速度给定60.08MASTER SIGNAL 3213213从机的转矩给定70.03CH1 BAUDRATE4 Mbit/s4 Mbit/s编码器传输速率98.01 ENCODER MODULE11启用外部编码器98.02FIELDBUS MODULEFIELDBUSFIELDBUS总线类型99.02APPLICATION MACROM/ F CTRLM/ F CTRL应用宏3.5 退纸辊变频器的安装3.5.1 接线图退纸辊部分变频器通过通信适配器和现场总线相连，变频器自身通过NAMC 11和通信适配器连接。通信适配器连接到底辊通信适配器的3，4端口，组成一个现场总线网络（也可以采用挂接的方式，这样各设备任何物理的变更将不影响其它设备）。图3-12 退纸辊变频器与通讯适配器的连接3.5.2 通信适配器参数配置和3.5.2节一样，只是参数3 PPO TYPE（PP0类型）选择PPO2；参数4 NODE NUMBER（站点地址）为5；参数5 NO OF DATA SETS（数据集个数）选择DS（数据集）1-4。3.5.3 变频器参数配置 表3-3 退纸辊变频器参数设置6代码参数名称参数值备注10.01STRT/STPFIELDBUS来自NAMC通道10.02DIRECTI FIELDBUS来自NAMC通道10.03RUN ENABLEFIELDBUS运行允许11.01SPD REF SELECTFIELDBUS速度给定选择11.02SPD REF MINIMUM根据实际最小带材速度11.03SPD REF MAXIMUM根据实际最大带材速度12.04INCHING SPD SELFIELDBUS点动速度选择12.05INCHING SPD1100点动速度给定22.01ACCEL TIME1加速时间22.02DECEL TIME 60S减速时间22.O3EM STOP RAMP TIME1OS紧急制动时间22.04 RAMP SHPE TIME5SS曲线滤波时间50.01ENCODER PULSE NR 8192编码器每转脉冲数50.02SPEED MEAS MODEA-B编码器计数方式50.03SPEED SF SETENCODER速度反馈源50.04ENCODER FAULTALARM编码器故障处理50.05NTAC FILTER2SNTAC模块滤波时间63.06TENSION SETPIONTFIELDBUS张力设定点63.07TENSION FDBK INPUTFIELDBUS张力反馈输入63.11TENSION MODEFIELDBUS控制模式64组惯性补偿需调试共11项65组卷径计算需调试共16项65.01最小芯轴卷径100芯轴的直径65.02最大卷径2000原纸卷最大卷径65.15DIAMETER LINIT 100卷径限制70.03CH1 BAUDRATE4 Mbit/s编码器传输速率92.01数据集2字1的定义读取8.01的值92.02数据集2字2的定义2读取1.02的值92.03数据集2字3的定义90读取3.15的值98.01ENCODER MODULE1启用外部编码器98.02FIELDBUS MODULEFIELDBUS现场总线99.02APPLICATION MACROTENSION 应用宏3.6 ET200M的连接和设置3.6.1 模拟模块参数配置 在Step 7的HW Config 窗口中，点击IM153-1模块，在左下窗口，右击SM334，在弹出菜单中选择对象属性，弹出新窗口，在新窗口中有INPPUT和OUTPUE选项，根据所连接的元件的电压值设置较为接近的电压范围，以提高测量精度。3.6.2 实物连接图 图3-13 数字量输出模块 图3-14 数字量输入模块 图3-15 模拟输入输出模块4 PLC程序设计4.1 总体设计思想在这里选择结构化PLC程序7，将复杂的任务分解为几个部分。然后在OB1中对它们按需要调用。表4-1是程序的基本结构。典型的复卷机的操作步骤为：（1）开车前准备： 电源柜的“电源指示”信号灯亮，表示电源有电，合电源柜的主电源开关。合交流柜全部自动开关，电源柜“控制电源”信号灯亮，同时操作台上“控制电源”信号灯也亮，表示交流柜已合闸，现在可以进行开车操作。 吊装原纸卷倒退纸架，并安放好。 将纸芯放置在底辊上，并顶紧。 在操作台上起动油泵电机、圆刀电机。 落下边刀。 按操作台上“主传动启动”按钮，按钮上的信号灯亮，表示底辊、退纸辊电机主接触器合闸，主回路接通。（2）引纸： 起动纸边风机。 操作台上底辊转换开关置“引纸位”，底辊爬行。操作台上退纸辊转换开关置“引纸位”，退纸辊爬行，进行人工引纸。 人工将纸幅通过导辊、圆刀、弧形辊平整的引到后底辊下，并吹气将纸幅从两底辊之间吹出后，操作台上退纸辊转换开关置“运行位”，同时给定适当张力，纸幅跑正后，操作台上底辊转换开关置“0位”，引纸结束。（3）运行： 操作台上压纸辊转换开关置“下降位”，压纸辊落下，之后，再将该转换开关置“保压位”。 由操作台上操作屏的软开关设定静止张力。 落下中刀。 底辊转换开关置“运行位”，并由操作屏上的软按钮开关设置车速。复卷机开始运行。（4）停车： 正常停车将底辊和退纸辊转换开关都置“0位”，复卷机将按S曲线降速并直到停车，这时候纸幅仍保持张力不变。 按紧急停车或纸幅断头时，系统将紧急制动停车，电铃发出响声。（电气制动，抱闸制动同时作用）紧急停车后，需将底辊转换开关置“0位”，使系统复位。由于紧急停车后引起主接触器跳闸，必须重新按主传动停止按钮，再按主传动起动按钮，使主接触器重新闭合。 若要停用复卷机，须升起压纸辊，断开电源柜内主电源开关，打开直流柜内3台直流装置的熔断器式开关，以保安全。根据以上复卷机的操作步骤，可以将控制划分为5个独立的部分： 准备工作，控制和电源闸开，油泵开，边刀落下，圆刀电机开，放纸芯；纸幅引出阶段，开纸边风机，底辊置引纸位，退纸辊置引纸位；纸幅跑正阶段，纸幅引出后，退纸辊置运行位，让纸幅跑正；下落压纸辊阶段，纸幅跑正后，底辊置停止位，操作台上压纸辊置下降位；运行阶段，落下后，压纸辊置保压位，落下中刀，底辊置运行位，复卷机开始运行。基本设计思想是，整个复卷过程只需操作5个（手动停车模式）或4个按钮（定长或定直径停车模式下）。引纸幅运行引纸幅落压纸辊引纸幅跑正引纸幅停止988实际张力1000张力给定1180实际速度1200速度给定停车模式直径度长度直径长度压力长度长度10010长度长度如图4-1所示，就是TP177A上的主控界面的初步设计图。图4-1 触摸屏界面其中，右上侧的圆形按钮为急停按钮，下排为具体的5个控制按钮，中间为示意图，上排为张力和速度显示和给定。表4-1 程序结构* 初始化完成的功能是：初始化曲线* HMI输入扫描功能：根据输入对三大传动点的控制命令进行设置。* 连锁：油泵，边刀，圆刀电机必须先运行，传动点转换按钮互锁（比如，引纸位为1时，停止和运行位就必须置0）。* 辅助控制:包括急停按钮对传动的影响，风机、圆刀根据主传动的状态决定自己的状态，停止按钮对传动的作用，以及其它控制的传递。* 主站调用系统功能与DP从站交换数据；如果主传动点是第一次启动，则要调用启动功能模块。* 判断急停状态是否为1，若为一，将不进行数据处理，而是直