引言

　　復卷機由放卷輥（又稱退紙輥）、引導輥、縱切機構、壓紙輥、卷取底輥（包括前底輥和后底輥）等構成，如圖1所示。

　　復卷機對控制系統(tǒng)要求：壓紙輥對紙卷的壓力逐漸減??；放卷電機要提供一個反向力矩，在紙面上產生恒定的張力，保證在復卷過程中不斷紙和松紙、成品紙內緊外松的品質；對前后底輥電機進行負荷分配；線速度長期穩(wěn)定且調速范圍寬，動態(tài)響應快。

　　針對這種情況，本系統(tǒng)設計了一種以PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線為通信方式，PLC為控制核心，西門子矢量控制變頻器為執(zhí)行機構，OP面板為人機界面的調速控制系統(tǒng)。

1 現(xiàn)場總線及其阿絡結構

　　現(xiàn)場總線口是應用在生產現(xiàn)場、微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網絡。

　　PROFIBUS現(xiàn)場總線是德國90年代初制定的國家工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標準，協(xié)議結構根據(jù)ISO7498國際標準以開放系統(tǒng)互聯(lián)網絡OSI為參考模型。ISO/OSI協(xié)議模型分為7層，其中PROFIBUS協(xié)議結構采用OSI的第一層物理層、第二層數(shù)據(jù)鏈路層和第七層應用層。物理層定義了物理特性，他上接數(shù)據(jù)鏈路層，下連媒介。發(fā)送時物理層編碼并調制來自數(shù)據(jù)鏈路層的信息，用物理信號驅動媒介。接收時物理層用來對媒介的信號進行解調和解碼。數(shù)據(jù)鏈路層定義總線存儲協(xié)議，執(zhí)行總線通信規(guī)則，處理出錯檢測、出錯恢復、仲裁和調度。應用層定義了應用功能，完成信息指令的翻譯，掌握數(shù)據(jù)的結構和意義。用戶層是數(shù)據(jù)應用軟件。PROFIBUS總線又分為PROFIBUS-PA，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP三種兼容通信方式。其中PROFIBUS-DP（分式式通信系統(tǒng)）采用第一層和第二層，因此通信速度快，數(shù)據(jù)傳輸量大，具有良好的可擴展性，成為目前廣大用戶普遍采用的通信方式。

　　PROFTBUS-DP是一種電氣網絡，通過RS 485總線標準接口進行通信，最多可以有126個站點。PROFIBUS-DP和。PROFIBUS-PA之間可通過DP/PA耦合器（Coupler）或鏈接器（Link）相連接。

　　PROFIBUS-DP采用主一從系統(tǒng)，主站周期性的輪詢從站，與從站進行數(shù)據(jù)交換。

2 基于現(xiàn)場總線的復卷機控制系統(tǒng)結構

　　由于現(xiàn)場總線設備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，他從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統(tǒng)的結構簡化，設備之間連線減少，現(xiàn)場儀表內部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。此外，現(xiàn)場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通信將相關的設備運行信息和診斷維護信息送入人機界面，用戶可以監(jiān)控所有設備的運行狀況，查詢故障原因，并可以根據(jù)復卷機工藝的不同要求，設定和修改工藝參數(shù)（例如張力）。因此，把現(xiàn)場總線技術和HMI技術應用于復卷機已經成為復卷機自動控制的發(fā)展趨勢和主流。所以本系統(tǒng)以S7-300 PLC為控制中心，采用具有強大和豐富控制功能的西門子6SE70矢量變頻器作為執(zhí)行裝置，OP270操作面板為操作單元組成全數(shù)字現(xiàn)場總線復卷機交流傳動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設計方案如圖2所示。

　　系統(tǒng)中PLC是一類主站，OP面板是二類主站，變頻器和遠程I/O是從站，變頻器對自身的拖動點進行速度閉環(huán)控制、轉矩控制、電流控制、啟動環(huán)節(jié)、過流過壓保護控制、工藝調節(jié)控制、故障檢測和保護、電機溫度監(jiān)視等。PLC作為主站是整個系統(tǒng)的控制中心，主要實現(xiàn)對變頻器的啟動、停止、爬行、運行、微升、微降、速度鏈和負荷分配、張力控制等功能。OP面板通過PLC實現(xiàn)對變頻器的停止、爬行、運行、微升、微降、點動、張力給定操作和調整以及用戶管理等。