應用RPM系列模塊的新型化纖紡絲上位機系統研究

陳棟 薛學

北京中紡精業機電設備有限公司 北京 100025

應用RPM系列模塊的新型化纖紡絲上位機系統研究

陳棟 薛學

北京中紡精業機電設備有限公司 北京 100025

本文介紹了應用我公司自主開發的RPM系列模塊的新型化纖紡絲上位機系統，本系統采用分布式通訊，通過RPM400、RPM420、RPM600等通訊模塊將多種化纖紡絲設備連接到化纖紡絲上位機。新型化纖紡絲上位機系統通訊速度快，通訊負載能力大幅提高，抗干擾性能增強，提供了一種高效穩定的新型化纖紡絲通訊系統，有利于化纖紡絲上位機管理系統的推廣應用。

RPM模塊 化纖紡絲上位機 分布式通訊

1 引言

化纖紡絲上位機系統是化纖紡絲生產過程中的重要設備，其功能是對紡絲設備進行紡絲工藝參數設定、實時數據監控和生產數據報表管理。在傳統化纖紡絲上位機系統中，上位機與化纖紡絲設備之間直接進行串行通訊，上位機通訊負載能力較弱，單臺上位機所監控的紡絲位數有限，廠家投入成本較高。同時，由于同一通訊接口的設備連接較多，通訊速度較慢，不能滿足快速采集大量數據的要求，而且容易受到電磁干擾，常常導致通訊不穩定。因此，開發一種新型化纖紡絲上位機系統，增強系統通訊的可靠性、提高數據采集效率是很有必要的。本文將介紹應用我公司自主開發的RPM系列模塊的化纖紡絲上位機系統，克服了傳統上位機系統弊端，是一種穩定可靠、通訊高效的新型化纖紡絲上位機系統。

2 系統工作原理

本文介紹的應用RPM系列通訊模塊的新型化纖紡絲上位機系統，主要由化纖紡絲上位機、應用RPM400模塊的熱輥導盤拖動柜、應用RPM400模塊的計量泵油輪控制柜、應用FSD3000顯示設定板的熱輥溫控柜、應用RPM420模塊的卷繞機控制柜和應用RPM600模塊的I/O控制柜等組成。本系統采用分布式通訊，化纖紡絲上位機分別與RPM400模塊、FSD3000設定板、RPM420模塊和RPM600模塊連接通訊，RPM系列模塊與各種紡絲設備連接通訊，從而實現化纖紡絲工藝數據設定與實時數據采集。本系統通訊結構原理圖如圖1所示。

在化纖紡絲生產過程中，RPM系列模塊實時掃描紡絲設備的工藝數據和運行狀態。當接收到上位機發出的數據采集指令時，RPM模塊將各種紡絲設備的數據和狀態上傳；當接收到上位機的參數設定指令時，RPM模塊將紡絲工藝參數下達給所連接的紡絲設備。RPM400模塊轉發上位機發送的設定數據給變頻器，用于控制熱輥轉速和加速時間、計量泵流量、油輪速度等工藝參數，并采集變頻器實時數據傳送給上位機。FSD3000設定板轉發上位機發送的設定數據給溫控板，用于控制熱輥溫度，并采集溫控板實時數據傳送給上位機。RPM420模塊轉發上位機發送的設定數據給PLC，用于控制卷繞機的運行狀態，并采集PLC實時數據傳送給上位機。RPM600模塊采集化纖紡絲現場開關量狀態傳送給上位機，轉發上位機的I/O輸出，用于報警指示等功能。

圖1 新型化纖紡絲上位機系統通訊結構原理圖

圖2 RPM400模塊連接上位機與變頻器結構圖

圖3 RPM420模塊連接上位機與PLC結構圖

圖4 RPM600模塊連接上位機與I/O設備結構圖

3 系統設計與實現

為了克服化纖紡絲現場悶熱潮濕的惡劣環境，滿足化纖紡絲連續生產、穩定工作的要求，新型化纖紡絲上位機系統的上位機柜采用了密封良好的柜體，柜體進氣口裝有可更換過濾網。上位機主機采用了工業控制計算機，由UPS不間斷電源供電，采用了具有光電隔離和浪涌保護功能的通訊板卡。通訊線采用專門定制的屏蔽雙絞線，通訊線共2層屏蔽層，由鋁箔100%屏蔽覆蓋加鍍錫銅絲編織網90%以上屏蔽覆蓋，附有鍍錫銅獨立接地導體，工業PVC外護套，保證了良好穩定的通訊效果，維護方便。我公司自主開發 的RPM400、RPM420、RPM600等RPM系列通訊模塊，可以將熱輥導盤拖動變頻器、計量泵和油劑控制變頻器、卷繞機PLC、紡絲現場I/O設備等化纖紡絲設備高效穩定的連接到新型化纖紡絲上位機系統中。

RPM400是一款隔離轉換中繼通訊模塊，安裝在熱輥導盤拖動柜和計量泵油輪控制柜內，將變頻器連接到化纖紡絲上位機，實現了上位機與變頻器的高效穩定通訊。一臺RPM400模塊最多支持16臺變頻連接，多臺RPM400可以通過串聯接到一個上位機通訊端口，從而大幅提升了上位機連接變頻器的通訊負載能力，如圖2所示。

RPM420是一款隔離轉換中繼通訊模塊，安裝在卷繞機控制柜內，將卷繞機PLC連接到化纖紡絲上位機，實現了上位機與卷繞機的高效穩定通訊。一臺RPM420模塊最多支持6臺卷繞機PLC連接，多臺RPM420可以通過串聯接到一個上位機通訊端口，從而實現了上位機連接卷繞機PLC通訊負載能力的大大提升，如圖3所示。

RPM600是一款12端口I/O輸入輸出模塊，安裝在I/O控制柜內，可以采集化纖紡絲現場的I/O設備狀態，如計量泵開關狀態、卷繞機開關狀態等，將模擬量轉換成數字量傳送給上位機。同時，RPM600還可以作為上位機的I/O輸出，用于報警指示等功能。RPM600模塊的12個端口可以通過上位機分別設置成輸入或輸出端口，靈活方便，多臺RPM600可以通過串聯接到一個上位機通訊端口，如圖4所示。

RPM系列模塊均通過軟件配置方式進行參數設定，通過上位機軟件中的RPM模塊參數配置頁面設定通訊參數。圖5是上位機軟件中RPM420模塊的參數配置界面，可以設定RPM420模塊的相關通訊參數，包括RPM420模塊的主機地址，主機、從機波特率（4800、9600、19200、38400、57600自由選擇），主機、從機設備類型，從機設備數（RPM420模塊所帶卷繞機PLC數量）。采用軟件設定通訊參數的方式提高了系統可靠性，便于操作和管理。新型化纖紡絲上位機系統軟件由我公司自行設計開發，軟件整體采用VC++編制，具有完全的自主知識產權。上位機軟件采用新型的數據結構和通訊協議，實現了上位機與RPM系列模塊及化纖紡絲設備間的高效通訊。在實際應用中系統運行穩定，性能可靠，通訊效果良好。

圖5 RPM420模塊參數配置頁面

圖6 新舊上位機系統通訊負載能力對照表

圖7 新舊上位機系統通訊速度對照表

4 系統應用先進性

RPM系列模塊在新型化纖紡絲上位機系統中的應用，使上位機通訊負載能力大大提高，單臺上位機通訊負載能力提高了一倍。如圖6所示，典型民用絲3熱輥項目，單臺上位機通訊負載紡位數由36紡位提高到72紡位；典型工業絲8熱輥項目，單臺上位機通訊負載紡位數由12紡位提高到24紡位。未來經過升級優化，新型化纖紡絲上位機系統通訊負載能力有進一步提升的空間。

在新型化纖紡絲上位機系統通訊負載能力大幅提升的同時，通訊速度大大提高，上位機通訊效果更好。以典型36位3熱輥民用絲項目為例，上位機實時數據刷新時間和工藝參數設定時間均提高了數倍，如圖7所示。通訊速度的大幅提升為化纖紡絲上位機的數據分析、紡絲管理等功能奠定了堅實基礎。

5 結束語

隨著化纖紡絲技術的不斷發展，提高國產化纖設備技術水平，增強市場競爭力有重要意義。新型化纖紡絲上位機系統，應用我公司自主開發的RPM系列模塊，軟硬件升級，通訊速度更快，抗干擾能力更強，通訊負載能力更高，在系統性能大幅提升的同時有效降低客戶成本。在化纖紡絲現場構建了一種穩定高效的通訊平臺，確保化纖紡絲現場生產穩定，經過實踐應用，性能穩定，有著良好的社會效益和經濟效益。