基于現場總線的聚酯網熱定形機控制系統

何哲+楊濤

摘要：本文介紹了熱定形機的工藝。針對熱定形機現場分布設計了分散型SCADA系統，便于對過程數據進行采集和監控。針對被控對象過于分散的問題，設計了基于Profibus現場總線的集散控制系統（DCS）。下位控制系統通過Profibus-DP總線組成“一主五從”，便于對離散型設備進行管理與通訊。上位監控系統通過現場總線RS485和Profinet與PLC進行通訊，對工藝流程進行監控與管理。在調試期間，該系統的動態和穩態性能均能夠達到控制要求。目前該設備已經投入運行，企業也取得了很好的經濟效益。

關鍵詞：熱定形機；SCADA；DCS；Profibus-DP；上位監控系統；現場總線

中圖分類號：TS273

文獻標志碼：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

隨著國內外先進制造技術的發展，織物的需求量日益增加，對質量要求也越來越高。常見工業用織物包括造紙聚酯網、銅網、不銹鋼網等。寬幅熱定形機的性能高低是保證造紙網質量的關鍵所在，本項目熱定形機用于對寬幅產業用布和產業用網進行定形加工，在特定的溫度和張力的作用下對織物進行工藝加工處理，使其達到穩定狀態。

1工藝原理

寬幅聚酯網熱定形機由探邊上針裝置、拉幅裝置、拉伸裝置、熱風加熱裝置等組成，其工藝結構如圖1所示。

1.1探邊上針過程

探邊上針裝置由網邊檢測裝置和擺臂電機組成，擺臂電機驅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的驅動下進入熱風箱。

1.2拉幅過程

拉幅裝置主要指貫穿于烘箱之內左右兩側的針板鏈條，它置于兩條環形軌道之上，起拉幅以及控制和固定織物幅度的作用。織物的拉幅張力對定形效果具有很大的影響，必須要滿足織物橫向拉幅張力符合工藝要求的張力值，以達到要求的定形效果。在熱定形過程中，通過對預張力的調節，控制拉幅器使軌道變窄或變寬，實現在工作幅寬的范圍內作恒張力調節。

1.3拉伸過程

在織物拉伸張力控制中，必須滿足以下兩點：一是保證織物縱向拉伸張力符合工藝要求的張力值，以達到最佳定形效果；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、后拉伸電機保持同步。在拉伸過程中，如果前后拉伸絲杠位移發生較大的偏差，就會導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的使用壽命，張力偏差過小會撕裂織物。

1.4加熱過程

熱風加熱裝置由周波調功器、風室、循環風機、排風機、上下熱風箱等組成。定形機主要體積部分是熱風箱和風室，熱風箱具有容納和保溫的作用（外壁有絕熱層），聚酯網采用熱空氣對流式加熱方式。定形過程中，風室中電加熱絲產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力的循環風機吹入熱風箱，熱風穿過織物的表面，上、下風箱形成負壓將熱空氣再吸入風室循環利用。通過檢測抽吸回來的空氣溫度對加熱裝置進行控制。風室循環風機和排風機使用交流變頻調速，電機與風機直聯，通過對頻率的調節即可控制風量的大小，有利于對熱風箱溫度的控制，使得定形達到最佳的狀態。

2控制系統構成

寬幅聚酯網熱定形機智能控制系統是一套集溫度控制、張力控制、同步控制、交直流調速、網絡總線、上位機和觸摸終端為一體的先進的分散型SCADA系統。SCADA包含兩個層次的含義：一是分布式的數據采集系統，即通常所說的下位機現場控制部分；二是將采集上來的數據集中顯示和監控，即上位機部分。操作員可以在上位機操作現場設備、觀察趨勢、報警處理等。熱定形機控制系統由以下幾部分構成。