广东高考英语试题及答案A卷

广东高考英语试题及答案A卷

摘要 计算机网络技术的飞速发展和信息高速公路的建设，互联网已逐渐渗入我们生活的各个方面，为了满足大容量和更商频率的信号传输要求，对信息或信号的传输媒介一一数据电缆的性能指标提出了越来越高的技术要求。如何生产出高性能的数据电缆，如何有效地提高和保证电缆的制精度和稳定性及均匀性，对生产设备也提出了更高的要求。‎ 为了满足高速数据电缆的生产需要进行技术改造，使生产线达到数据电缆的工艺要求。本论文首先介绍了国内外线缆设备的一些状况。基于安装容易、节省成本、集中组态、少维护成本和投资风险等因素考虑，采用PROFIBUS-DP总线网络下的PLC控制系统来改造线缆的运动控制，对电机则全部采用直流驱动方式。然后讲述了接条生产线系统框架的搭和整个系统的配置和实现。由于张力的稳定性对电缆的很多性能指标的都会产生影响，所以放线系统的改造采取生产线速度前馈控制方式，同时通过对电缆张力、动滑轮位最两个信号的采集，再经过PID调节的闭环控制方式，来实现高速、恒张力的放线。此方法比传统控制的多了一路张力反馈控制，更易于保持张力的稳定。‎ 该系统的设计和应用，对于电线电缆厂的旧生产线改造，特别是对生产数据电缆的高要求的恒张力控制系统的构建，具有一定的借鉴作用。‎ 关键词：数据电缆，PID，张力控制，PROFIBUS，PLC ABSTRACT ‎ ‎ With the rapid of computer teachnology and IT highway road construction,Internet is going into our daily life.To meet with requirements of huge capacity and high transmitting medium of signals or information.To proformance cable and to guarantee the quality of cable ,a high-level product line is required.‎ ‎ At present,our factory has an important jacketing line in the ‎90’‎s which needs to carry on the technological transformations ,so as to meet high speed simultaneously ,to achieve the technological requirement of data cable.The strict control of tension must be carried out.Based on its ease to install,economical consideration ,contralism configuration and reduced maintenance cost,profibus-under the DP main line network the plc control system is need.Adaped with the cable tensity,the movable pullet posion and line speed to three signals are superimposed.The PID processing close-loop control is passed through.The permanent tensity in high-speed line running is realized.With one more tensity feedback than the trational way,it’s easier to maintain the stability of the tension.80%.Enhangcement of electric perforance stability has a bigger promotion than before.We have not received one customer suit yet.‎ ‎ After the transformation passed through three months line running,production speed enhanced about 80%.Enhangcement of electric perforance stability has a bigger promotion than before.We have not received one customer suit yet.‎ ‎ The system is regarded as a renewal of the old production line,which has a centain modle function especially to the system constrution of permanent tensity control for higher requirement. ‎ Key word:data cable ;PID;PLC;tension control;PROFUBUS-DP 第一章绪论 ‎1.1数据通讯电缆生产需求 自美国在1991年提出“信息高速公路”以来，从欧洲、日本、加拿大到新加坡、韩国等新兴工业化国家的政府部门、科研机构、大学和公司等，都投入了大量资金和人力，进行有关信息高速公路和高速信息网络的研究，美国与欧洲等国甚至计划在2015年以前把信息高速公路连接到所有国家和地区的几乎所有家庭。它将使多媒体实时间传输成为可能，使现在的个体或互动组成的计算机系统或网络系统，变成一个大范围的有组织的高效群体系统。‎ 随着通信与网络的飞速发展和信息高速公路的建设，互联网已渗入我们生活的各个方面，我国在1993年提出了“三金”工程，但原有的通信网络己不能满足现代通信的需求，开始大量建设新的具有更高频率和更高速率的通信系统和计算机局域网，因此，对通信与网络用的传输媒介——数据电缆的需求增长很快。其代表性的线材一一局域网络线（LAN CABLE），即人们常讲的五类线、超五类线、六类线和七类线数据电缆等也朝着越来越高的传输频率发展。由予宽带通信接入网的兴起，数据电缆作为信息高速公路最后‎100米的理想传输媒介得到了大量的应用。数据电缆既能传输音频模拟信号，又能传输宽带数据、电视信哥等，可广泛用于机场、车站、商场、医院、科研院所、智能化大楼和智能化小区等局域网数字通信系统。‎ 为了满足大容量和更高频率的信号传输，对数据电缆的性能指标如衰减、特性阻抗、近端串音衰减、远端串音衰减核结构回波损耗等也提出了严格的要求。因此，如何生产出高性能的数据电缆，如何有效地提高和保证电缆的制造精度和稳定性及均匀性，对生产设备也提出了更高的要求。‎ ‎1.2数据电缆概况 ‎1.2.1‎国内数据电缆的现状与发展 随着国内日益快速发展的信息网络技术，向数据电缆的生产提出了挑战。但目前国内所有的高速数据电缆，特别是六类和七类数据电缆生产用的护套线，全部是国外品牌，设备价格奇高 ‎，供货周期长，并且维护成本也很高，对电线电缆生产厂的生产成本和市场竞争带来了很大的压力。‎ 护套线由放线架、储线架、挤塑机、冷却水槽、牵引机和带储线功能的收线等六大部分组成。‎ 国内护套线的生产现状：国内普遍采用单放线、单收线系统，采取力矩电机来控制收放线，由于同时受挤塑机挤出量等限制，生产速度低，一般在50‎-100米/分钟，并且由于单放和单收的方式，造成不必要的停车时间。而目前国内比较好的电缆设备的生产商，主要有上海金东线缆设备有限公司，上海星技线缆设备有限公司和几家台湾生产厂商，采用PLC同分散的现场设备（如I/O、驱动器和阀门）之间的信号传送，采用传统的点对点自动化监控及信息集成系统，系统的主要缺点如下：‎ ‎（1） 信息集成能力不强 ‎（2） 系统不开放、可集成性差、专业性不强 ‎（3） 可靠性不易保证 放线系统采用力矩电机放线，遇外界条件变化时，响应时间较慢，就会造成张力控制的不平稳，特别升速和减速时影响更大。‎ 但由于其成本较低，具有一定的价格优势，其占据着国内绝大部分的低端市场。‎ 主要生产一些性能指标要求不高的通信电缆和低端数据电缆：五类，超五类。‎ 国外护套线的生产现状：困外厂家大都采用国际上最为流行的现场总线PROFIBUS-DP来进行设备间的通信控制，克服了传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统的缺点，具有:信息集成能力强、开放性、互操作性、互换性、可集成性、系统可靠性高，可维护性好等特点。降低了系统及工程成本。同时，采用带储线功能张力可调的双盘收放线，实现自动换盘的不间断生产。很大的提高了设 备运行效率（OEE），减少了不必要的损耗，提高了电缆的稳定度和电缆的电气性能。‎ 目前国外一流的电缆设备商如：瑞士MALILLEFER和奥地利ROSENDA的生产线速度能达到250‎-300米/分钟，并能完全满足高速数据电缆生产的工艺要求，超五类、六类和越六类都可以生产，甚至七类缆。但缺点是价格太高，维护成本也高。‎ 根据近几年的情况来看，国内生产商设法也在逐步改进生产线的性能，但收效不大，主要是由于挤出机挤出量，收线高速自动换盘等技术限制了速度的提高。电气控制方式和各组件机械性能的落后，降低了电缆性能的稳定性。‎ 由于工厂改造的生产线特别注重的时效性、可靠性和投资风险性。因此，在旧的国外生产线的基础上，参考国外先进的张力控制理念，采用基于PROFIBUS-DP 总线的自动化监控及信息集成系统来改造整套生产线其有很好的实际意义。‎ ‎1.3 PROFIBUS技术概述 ‎1.3.1‎前言 现场总线作为计算机技术、通信技术、仪表技术以及控制技术高度集成与综合的产物,已成为当今自动化领域技术发展的热点之一。它是连接智能现场设备和自动化系统的全分散、数字式、双向、多变量、多点、多站的通信网络。在众多现场总线标准中，过程现场总线(PROFIBUS)以其国际化、开放式，高灵活性、高可靠性等优势，在过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域内得到广泛的应用。‎ ‎ PROFIBUS现场总线：‎ PROFIBUS总线是作为德国国家标准和欧洲国家标准的现场总线标准, 对应国际标IEC61 158 TypelII中标准，定义了串行总线的技术特征。英文缩写ProcessFieldbus，该技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究机构共同推出。他采用OSI模型的物理层、数据链路层。现场总线信息规范(FMS)型则只隐去了OSI标准的地三至六层，采用了应用层。目前，世界上许多自动化生产厂家都为他们生产的设备提供PROFIBUS接口。它用于工厂自动化、过程自动化以及交通、发电输配电等领域。‎ ‎1.3.2PROFUBIS的技术现状 鉴于现场总线技术为业界一致看好，国际上各大公司为了维护自身的利益，纷纷推出各自的现场总线协议和相应的软、硬件产品，以图领先抢占总线市场，由此形成了群雄并起、相互割据的局面。据不完全统计，目前各类总线达40多种，且都遵循各自标准。经努力，国际电工委员会（IEC）历时12年于‎2000年1月4日公布通过IEC61158现场总线标准，其中包括8种互不兼容的控制网总线协议和3种底层的设备网总线协议，简称“8+3”总线协议，如表1.1所示：‎ PROFIBUS-DP是一种经过优化的模块，有较赢的数据传输速率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为适合。它高速、周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求比较高的自动化场合。‎ ‎１．４监控组态技术 监控组态的概念是伴随着DCS系统（分布式控制系统）的出现才开始被生产过程自动化技术人员所熟悉。在早期的DCS系统中，出于每一套DCS系统都是比较通用的控制系统，可以在很多的领域中应用，为了方便用户组建符合自己要求的应用系统，DCS厂家都会在系统中预装系统软件和应用系统，而其中的应用软件，是监控系统豹软件开发平台，透过模块闻的组合来构成实际的应用系统。‎ ‎1.4.1‎组态软件概述 早期的DCS系统所采用的组态软件是与系统本身硬件直接相关的专用监控系统，软件成本一宜居高不下，阻碍了监控系统的普及与推广。随着80年代个人PC的普及和开放系统概念的推广，基于PC的监控系统开始进入蓬勃发展的新时代，监控系统不再是一个封闭和专用的系统，系统的通用性大大加强。与以往的专用系统相比，基于PC的监控系统具有成本相对较低、发展速度较快、系统软/硬件资源丰富、软件之间的互操作性强、控制系统易于学习和使用且易于获得技术支持等特点。PC技术的这些优势，使他在工业领域中得到越来越多的运用，同时也推广了监控组态软件的蓬勃发展。‎ 虽然目前监控组态软件还缺乏权威的定义，但可以做一个摧述的定义：组态软件是使用灵活的组态方式，为用户提供快速组建工业自动化控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的出现，使用户可以利用组态软件的功能，便捷的组建适合自己需要的应用系统。‎ ‎1.4.2‎监控组念软件的现状 从80年代末美国Wonderware公司推出首个商业化组态软件Itouch至今，组态软件在全球得到了迅速发展，表1.2列出了国际上知名的几种监控组态软件。‎ 虽然监控组 态软件的种类繁多，但是它们具有基本相同的组态功能，主要包括了系统的设计和运行两部分内容，本文应用的是Siemens公司的过程监控程序包SIMATIC Protool/Pro在监控极上实现对下位机现场控制对象的监测和控制，以完成对所有数据的实时采集和处理。‎ ProTool是用于整个SIMATIC HMI系列的创新的组态软件包。使用同样的组态软件来组态系列中的所有设备。无论为哪个设备创建项目，ProTool总是提供相同的、类似的用户界面。ProTool是基于Windows95/98/NT/2000的应用程序。完整的图形用户界面允许用鼠标来创建面向对象的、基于符号的项目，而不需要特殊的编程知识。ProTool也可以集成在SIMATIC STEP 7组态软件中，这样可以选择SIMATIC STEP 7符号和数据块作为ProTool中的变量。这样不仅节省时间和金钱，也消除了当数次输入同样数据时发生错误的可能性。‎ 本课题是对基于现场总线制造设备控制系统进行研究和开发，有利于推动当前现场控制系统技术的进一步发展，对如何再在现有情况下提高设备的智能化具有一定的指导意义。‎ ‎1.5论文内容的安排 ‎1.5.1‎课题研究的意义与目的 本课题研究的目的就是在深入研究SIMATIC S7动化系统以及电缆收放线控制的基础上，利用西门子现有自动化产品组建基于现场总线技术的控制系统，实现对现场设备的有效监视、控制、数据分析等功能，为进一步应用和推广现场总线技术提供一个有效的实现平台。彻底改造放线系统，实现高速恒张力控制。本课题利用现场总线技术对旧的设备进行改造，有利于总线技术的推广，提高我国装备的技术水平，同时对相似设备的技改给出了一个良好的示范作用。‎ ‎1.5.2‎‎ 论文内容的安排 第1章：绪论，国内外数据线缆的状况、改造方案的确定和总线知识的一些基本介绍。‎ 第2章：主要介绍整套生产线系统的框架和本人负责的主动放线系统的原理框图。‎ 第3章：介绍生产线PROFIBUS-DP总线系统中，PLC系统(SIEMENS S7-300)、直流驱动器、分布式I/O的硬件组态和总线端口的配置。。‎ 第４章：张力控制的原理和主动放线系统方案的确认 第５章：主动张力控制系统的硬件配置和如何实现 第６章：总线控制系统的系统调试。接着介绍了系统现场调试过程中遇到的问 题既解决的方法。‎ 第７章：总结和展望。‎ 第二章总线控制系统的总体介绍 ‎2.1系统总体框架机功能 ‎2.1.1‎系统总体框架 本文提出的总线控制系统是以SE,IENS的S7-300为核心的PROFUBUS-DP总线控制系统。其主要包括S7-315-2DP、直流驱动器、分毒式I/O系统、人机界面系统等四部分。S7-315-2DP是PROFIBUS-DP的主站，完成主要数据处理、通信控制和生产控制等功能：直流驱动器是PROFIBUS-DP的从站，通过总线通信完成对电机的控制和与主站的数据通信；分布式I/O系统通过总线与PLC进行通信，相当于PLC分离的输入/输出模块；人机界面就是通过总线与主站进行通信实现对生产过程的监控。系统的体系结构如下图2-2所示。‎ 在确定了系统的整体框架及功能后，本章将采用由底至顶的设计方式，从整个系统最底层的现场设备设计开始一直介绍到上位机开发工具的选择和设计。‎ 图2-2生产线PROFIBUS总线硬件配置图 ‎2.1.2‎现场设备的选型 全集成自动方案通过单一全集成自动化系统能解决所有的自动化任务，仅在一个平台上即可提供全部功能。通讯网络是全集成自动化系统中的关键部分，在工业企业中得到广泛应用。近年来，SIEMENS推出S-7系列产品，较S5系统比较，S7除具有原SIMATIC产品的特点外，价格有了大幅下降，S7编程基于WINDOWS界面，编程简单且学习容易，因此，国内愈来愈多的行业如冶金、电力、轻纺、啤酒、烟草等均采用其产品。SIEMENS S7工业通讯网络能满足宽范围的不同性能和应用要求，能在工长的不同部门、不同自动化站以及通过不同的级进行数据交换，因此，该网络已被大多数设计者采用，成为系统支柱。‎ PROFIBUS-DP方式是PROFIBUS中最常用的方案之一，PROFIBUS网一般通过CPU上的集成接口（DP口）或透过接口模板／通讯处理器（IM/CP）建立网络连接，可实现PLC、PLC和PC/PG、PLC和现场设备之间的数据交换。‎ 可做PROFIBUS-DP主站的设备有：①SIMATICS7-300：CPU31X-2DP、CP342-5；②SIMATICS7-400：CPU41X、CP443-5扩展、IM467、IM467FO；③SIMATIC C7：C7-626BP、C7-633DP、C7-634DP；；④SIMATIC S5：S5-95U、带IM308的S5-115U/H，S5-135U和S5-155U/H、CP5431FMS/DP：⑤PC/PG：CP5412(A)、CP5511、CP5611、CP5613、CP5614；⑥SIMATIC 505。‎ 从站的设备有：①ET200B/L/M/S/X分布式I/O设备②S7-300：CPU31X-2DP、CP342-5；③S7-200④带IM308的S5一115U⑤PC／PG：装网卡CP5511、CP5611、CP561⑥SIMATIC C7：C7-626DP、C7-633DP、C7-634DP；⑦交直流驱动器、操作台、触摸屏。‎ 由于本课题来源于企业的设备改造故选用SIEMENS的产品具有较强的针对性。‎ ‎2.1.3‎网络的选择 PROFIBUS-DP系统可以由以下3种类型的设备组成①1类主站：控制器在预定的信息周期中与分散的从站交换信息；②2类主沾：编程组态设备或操作面板的完成组态、监控的操作：③从站：传感器、执行器部件、信息采集和发送设备等。‎ PROFIBUS-DP系统可以是单主站系统，也可以是多主站，图2-3表示的是本系统采用的网络拓扑结构，是一种典型带监控站的总线系统（单主站系统）。‎ ‎2.1.4‎组态软件 SIEMENS的SIMATIC S7 PROFIBUS-DP现场系统中，所应用的STEP 7软件是一套基于程序控制器SIMATIC S7标准的系统工具。‎ STEP 7提供了SIMATIC S7所需的所有软件功能：（1）硬件的配罨和参数设置；（2）通讯的定义；（3）编程、测试、启动和维护。STEP 7为执行用户的自动化工程提供各种不同的工具（1）SIMATIC管理器：为便于浏览，集中管理有关SIMATIC S7所有工具软件和资料：（2）符号编辑器：用于定义符号名称、数据类型和全局变量的注释；（3）硬件组态：用于自动控制系统组态和为各模板进行参数设置；（4）通讯、信息功能：用于快速浏览CPU资料（CPU版本、内存容量、可用I/O点数、最长/最短/最后循环周期长度），以及用户程序在运行中的故障原因。‎ STEP7提供下列标准化编程语言生成用户程序：语句表（STL）、梯形图（LAD）、控制系统流程图（CSF），而且，为了某些特殊的任务，还有另外的编程语言或面向工艺的组态可供使用。SIMATIC STEP7软件基于WINDOWS 98/2K/XP标准操作系统，并且利用了这种现代化的用户友好的接口。SIMATIC STEP7编程语言符合DIN EN6.1131-3标准，使用者更容易掌握。‎ ‎2.1.5‎上位监控系统总体功能 ‎・实时数据显示功能 ‎・参数设置和修改功能 ‎・异常状态显示（测量警报）‎ ‎・历史数据查询功能 ‎2.1.6‎上位监控系统的通信方案设计 该监控网络属于单主站的PROFIBUS-DP网络，包括一类主站SIMATIC300(CPU315-2DP）和两个监控从站OP PC(PC)（含CP5611通信处理器）、OP-texte（OP7）。主站主要完成整体控制过程，OP-PC是监控从站主要运行组态软件包STEP7和PROT001/Pro RT使其能对进行设备进行软／硬件配置，CP5611通信处理器提供一个DP接口，使PG/PC成为DP从站完成对接受主站的数据对生产系统进行监控，OP-texte是一个远离主控台的操作面板。‎ ‎2.1.7‎开发平台及工具的选择 开发平台和开发工具的选择是系统设计过程中相当关键的一步，选好了平台和工具往往可以起到事半功倍的效果。本系统采用的开发平台为WINDOWS 2000，开发工具采用SIEMENS公司的SIMATIC ProTool/Pro。‎ SIMATIC ProTool/Pro是用于可视化过程的使用简单的、高性能的可视化软件，可在WINDOWS 98/ME/NT/2K等操作系统下运行。现代自动化对过程可视化提出了很高的要求。特别是在面向机器的部分中，过程控制必须能够满足高性能以及简单的过程控制的要求。其目的是为操作者快速清晰地显示过程数据，并且是以一种可容易理解的形式，例如趋势曲线图。使用过程表达式，对与实际过程的图形相联系的任务进行简化，将变得越来越重要，此外为了进行质量控制，尽可能对数据进行归档的要求也在提高，这需要在面向机器的部分也进行过程数据的归档。SIMATIC ProTool/Pro可满足这些要求，设计用于机器和小型设备的可视化和操作。高性能的运行系统软件通过提供短暂的响应时间具有可靠的过程控制，提供机器的单按式操作和可靠的数据采集毫无问题。‎ SIMATIC ProTool/Pro包含组态软件ProTool/Pro CS和过程可视化软ProTool/Pro Runtime（ProTool/Pro RT）。ProTool/Pro CS用于组态计算机（PC或PUｕ）上WINDOWS下创建组态；PROTOOL/PRO RT是用于运行组态和使在WINDOWS下过程可视化的程序，也可以在组态计算机上使RROTOOL/Pro RT测试和模拟生成的项目文件。‎ ‎ ‎ ‎2.2主动放线的原理和速度控制 这套主动系统有两个闭环控制放线的速度，一个是以储线架的动滑轮的位置t’作为绘定信号。实际位置t为反馈信号。通过位置调节器企图维持动滑轮的位置不变，从而实现放线速度的控制，另一个是以张力传感器的测量到的实际反馈信号，经过信号处理后，与张力设定值的比较差值来参与控制，因而这里的位置调节器和压力调节器都称为张力调节器，为了减轻张力调节器的负担，改善系统的快速性和跟随性，增加了线速度的前馈控制，构成一个恒张力复合控制系统。‎ ‎2．3本章小结 本章采用有底至顶的方式，详细论述了整个总线系统的艇体思想和实现方案。内容包括总体框架、网络结构、硬件选型、上位监控系统的通信等等，给出了整个网络的设计思路。‎ 第三章总线控制系统的硬件组态和实现 本章的主要工作是根据第二章的设计思想，利用STEP 7进行总线控制系统的硬件组态，实现总线硬件的配置。‎ ‎3.1 ＰＬＣ的硬件配置 SIEMEN的S7-300是针对低性能要求的模块化中小控制器，其根据不同的要求具有不同档次的CPU，它可已选择不同类型的扩展模块最多可达32个。网络连接可以是MPI（多点接口）、PROFIBUS或工业以太网，其可以通过PG（编程器）访问所有的模块，借助于HW CONFIG工具可以进行组态和设置参数。CPU315-2DP据有42K条指令、128K字节工作存储器、可装载模块数是1024、能成浮点数的运算，同时具有DP接口传输速度为12Mbit/s。因此本系统选用CPU315-2DP类型的PLC。‎ 利用STEP 7中的HW CONFIG可以根据系统的要求完成模块的配置和地址的分配，对于模拟输入/输出可根据需要设置类型，硬件配置如下图3-1‎ ‎ ‎ ‎3.2总线端口的设置 ‎3.2.1‎分布式I/O的硬件组态 通常I/O模块是与PLC在同一个机架上，如图3-1零号机架上I/O模块。如果I/O量来自较远的场所，则会造成电缆布线困难和较强的电磁于扰。在这种情况下SIEMENS提供了ET200分布式I/O系统，其可以使PLC位于中心位胃，而输入/输出则分散到最有效的位置。ET200S通过PROFIBUS完成与CPU的高效通信。本系统通过ET200S完成来自收线系统输入/输出信号与CPU的传输，其作为职PROFIBUS-DP的从站可以利用STEP 7完成PROFIBUS-DP的地址分配，其可利用的PROFIBUS总线地址号为0至4‎ ‎，其硬件模块的物理分配情况如图3-2所示。‎ ‎ 图3-2 ET200S的硬件配置 西门子公司提供了两种版本的SIMATIC ET200S型分布式i/o系统，一种是标准版本，另一种是带有高级诊断信息的版本。SIMATIC ET200S是一种与PROFIBUS现场总线兼容的完全模块化系统，并提供了2和4通道数字量和2通道模拟量信号能力。‎ 西门子公司还提供了一些新的I/O模件产品，一种是4通道24VDC电压信号输入模件、一种是4通道‎0.5A电流输出模件、另一种是4通道‎2A电流输出模件，这三种模件均是标准版本的。而2通道24VDC电压信号输入模件有标准版本和带珍断信息版本两种类型。标准版本相对于带诊断信息版本具有更低的价格优势。带诊断信息版本提供了具有参数化延时特性的输入信号滤波、电气短路保护、电源供给渗断信息发送、以及成组信号错误LED显示等功能特性。‎ ET200S可以被组态成能够满足大多数要求的工作站站点，其总的I/O通道容量不能超过64点的数字量或者模拟量模件的混合体。由于一个PROFIBUS-DP网络上从工作站的最大数据信息传输速率为12Mbits。系统能够允许I/O模件可以进行热替换，而 不需要中断系统的运行操作或者重新对现场进行配线工作。‎ ET200S从站通常由IM151模块，开关量模块I/O、模拟量模块AI/AO、电源模块PM、负载电器组成。它们的安装顺序是：从左到右，IM151-PM-I/O-AI/AO-PM-负载电器。光电开关、限位开关、电磁阀等作为普通I/O点，每20点左右组成一个ET200S子站，安装在现场控制箱内。每个ET200S子站控制的负载馈电器～般不超过8个。所有硬件的遗址都可由STEP 7软件中的HW config程序灵活配置，图3-3给出了主从站模块的硬件分布情况。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 通过PROFIBUS-DP，可以对ET200S工作站的电予模块实现集中式控制，这就象控制一个集中的I/O、没备一样。通过中央控制室的主控制器与ET 200S的IM151-2模块的连接，实现PROFIBUS的主从通讯协议。将PROFIBUS-DP引入到爆炸危险区之前由于安全因素需要采用一个总线隔离器。总线的这种物理结构要求处于爆炸危险区内的各秘设备具有特别的防护措施。对于ET200S而言，由于需要与PROFIBUS实现本安连接，因此必须对总线进行隔离并限制其进入危险区的能量，使之处于安全范围之内。为此，使用了一个“现场总线隔离器”。但是，对其进行现场安装时必须在安全区内进行，不允许在危险区内操作。通过这种方法，使PROFIBUS-DP在进入危险区后成为本安的PROFIBUS-DP，也正因如此使得ET200S在危险区带电工作时也能对其各个模块进行带电插拔操作。ET200S 作为智能从站DP主站的CPU不能直接访问从站的I/O模块，而是通过从站的CPU来完成对从站I/O的访问。主站同智能从站通信如图3-4所示。利用分布式I/O模块可以充分实现分散控制，提高设备的可靠性，同时方便用户接线和组态。ET200利用PROFIBUS-DP和PLC进行数据交换提高了设冬的抗干扰能力。‎ ‎3.2.2‎直流驱动器组态 本系统为了完成对直流电机的控制，使用四台siemens 6RA70直流驱动器来驱动两台pay off（放线）、Extruder（挤出机）、capstan（牵引机）。他们利用PROFIBUS-DP通信卡CBP2插在驱动器中，由基本装置提供电源。CBP2有一个9针D型插座用于连接到PROFIBUS-DP系统中去。总线接线如图3-1。驱动器作为CPU315-2DP的智能从站，工作时主站传送指令给驱动器同时接受驱动器反馈回来的运行状态及故障报警状态，驱动器在主站得指挥下运行，并且将信息及时送副主站。通过STEP 7的硬件组态将直流驱动器添加到总线系统中，添加方式如图3-5直流驱动器的总线组态。‎ 图3-5直流驱动器的组态 在设计中我们通过总线来对驱动器群进行控制，利用STEP 7各驱动器为备驱动器设定总线地址“O”地址，同时建立背景数据块。在STEP 7中对PKW（参数区）读写参数时调用SFC14和SFC15，SFC1，4(“DPRD_DAT”)用于读PROFIBUS从站的数据，SFC15(“DPWR_DAT”)用于将数据写入PROFIBUS从站W#16#100＃（即256）是硬件组态时PKW的起始地址。W#16#108（即264）是硬件组态时PZD的起始地址对特殊结构的PZD可用PQW，PIW进行读写。能够随时从PROFIBUS-DP接口拔出总线连接器，连接器采用环型接线，这样做不会中断在总线上的数据传输。最大的电缆长度取决于波特率（传输速度），最大的电缆长度可以通过使用中继机来增加，但串起来连接的中继机最多不能超过3个。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 图3.6总线连接器的接线方式 通过PROFIBUS-DP,CBP2（通讯板PROFIBUS）可以将传动系统同上一级自动化系统相连接。在PROFIBUS上的各个节点分成主站和从动整流器两类。主站控制总线上的数据传输，也可以作为有效节点被访问。主站有两种类型：‎ 第一类DP主站（DPM1）是一些在固定信息周期内与从站交换数据的中心站（例如SIMATIC S5,SIMATIC S7或SIMADYND）。DPM1型的主站既支持周期型通道（过程数据和参数数据的传输），也支持非周期型通道（参数数据和诊断数据的传输），本系统采用便是这种交换方式。‎ 第二类DP主站（DPM2）是编程，配置或控制／显示装置（例如DriveMonitor），他可以用于在、运行中对设备的配置、启动或监视。DMP2仅支持在非周期型通道中参数组的传送。‎ ‎ ‎ 图3.7 CBP2支持的服务和通道 对于可变速传动，在PROFIBUS结构中，周期型通道MSCY-C1的可用数据结构被定义为参数过程数对象（Parameter Process data Object）（OPO）这个通道经常称为标准通道。可用数据结构分成不同两部分且能用报文分别传送：‎ PZD部分 过程数据组（PZD）部分，包括控制字，设定值，状态字和实际值。‎ PKW部分 参数部分（PKW．参数识别值）用于读、写参数值。当总线系统启动时，这种用予PROFIBUS主站到寻址传动装置的PPO类型可以被选用。选用那种类型的PPO，取决于在自动优网络中传动装器的功能。过程数据在传动系统中总是以最高优先级进行传送和处理。如果存在这样的配置，过程数据的连接通过基本装置的连接器或工艺板的参数来实现。参数组允许存取传动系统的所有参数。因而，能够在不影响PZD传输性能情况下，从上一级系统调用参数值、诊断量、故障信号等等。‎ 五种PPO型的定义：‎ ‎ ‎ 利用PKW结构（在PPO型1，2和5且在俩个非周期通道MATC_C1和MSAC-C2），可以改变参数和读出参数。因而在传动系统上可设定一个参数请求任务。一旦这个任务被处理，从传动系统发回一个应答。在收到这个应答之前，主站没有设定新的任务，即没有其他内容的任务，而必须重复旧的任务。‎ 在报文中参数段通常最少包含4个字：‎ Ｉ ‎ ‎ 参数标识PKE包含了有关参数和一个标识上的号码，此标识确定应做什么（如数 值读出）。‎ 变址IND包含了有关的变址值（非变址参数时为0）的号码。IND结构取决于通讯 模式，分为：‎ ‎①在PPOS中确定（在周期通讯时，通过PPOS的IND结构）‎ ‎②确定用于非周期通道MSAC_C1和MSAC_C2（在非周期通讯时的IND结构）数组子指数（在PROFIBUS描述文件中简称为“子指数”）怒个8位值并在通过PPOS进行周期数据交换时传送到变址（IND）高值位（位8~位15）中。低值位（位0~位7）在DVA描述文件中不定义。变址字的低值位用于在CBP2的PPO中，在参数号＞1999情况下 去选择正确的号码区（位7＝页选位）。‎ 在非周期数据交换（MSAC_C1，MSAC_C2），变址号码传送至变址（IND）低值位（位0~位7）中。在此，在高值位的位15用作为页选位。这种安排同USS规范相一致。‎ 变址值255（涉及到所有变址值）仅在通过MSAC_C1进行非周期传送才有意义。这种传送模式最大数据块长可达206 bytes。‎ 参数值PWE总是作为双字（32位值）PWE1和PWE2进行传送。高值字作为PWE1，低值字作为PWE2登记。在16位值时，PWE1通过主站置0。‎ 驱动器运行时只有将速度的设定值与实际的反馈值结合起来驱动器群才能在主站的控制下正确的运行。故在ＰＬｃ的程序中使用了SFC14、SFC15来完成主站和驱动器的数据读写，同时定义了数据块DB100、DB101、DB102，DB110，DB111，DB112分别作Trefileuse（拉丝机）、extrudeuse（挤出机）、cabestan（牵引机）的专用数据块来 完成数据的读写调用。具体程序如下图：‎ 数据块DB100、DB101、DB102、DB110、DB112是利用STEP 7中对数据块性质来定义成Ｆ和写出，同时和其他功能块进行数据的共享。‎ 驱动器参数的设置和驱动器实现的功能的0、FB101、FB102、FB110、FB112的背 景数据，其相当于上述功能块的内部数据完成数据读入描述。‎ ‎3.3程序的结构 西门子SIMATIC S7 PLC的编程语言STEP7，可以运行在个人计算机WIDONWS环境下，界两友好，提供了强劲的梯形图、语句、FBD三种形式编程、调试、诊断功能。‎ 本系统采用模块化的程序结构，程序被分成个部份放在若干功能块中，每个功能用于一种设备的一系列控制逻辑，放鼹在组织块OB1中的指令决定控制程序的个功能块的执行。S7-300程序执行过程入图3-9。‎ SIEMENS S7-300系列PLC支持三种典型的程序设计方法：‎ ‎（1）线性程序设计法：这秘方法源于继电器梯形逻辑，顺序的执行每条指令没有 调用功能块。‎ ‎（2）分块程序设计法：模块的划分通常以程序要求实现功能为单位，把联系紧密 的一组指令作为一个功能块再由其他程序调用。‎ ‎（3）结构化程序设计方法：要求用户的子程序具有通用性，模块的划分通常是以 设备为单位，及对工业现场的实际物理设备进行抽象，然后制作成功能块供其他程序 调用。‎ 图3-9 S7-300程序执行过程 ‎ ‎ 前两种设计方法的编程思想是一致性得分块程序设计法是在线性程序设计法的基础上对程序进行了分组。STEP7语言模块化程序设计，兼容国际电工委员会的IEC3113-3块方式国际编程标准。用户的程序主要有组织块（OB1）、功能块（FC、FB）、数据块（DB）构成。‎ ‎（1）组织块OB包括用户的主程序循环扫描程序和备类中断。‎ ‎（2）功能块FC、FB它是用户子程序，分为带“记忆”的功能块何不带“记忆”的功能块FE。其中FB它适用一个数据结构与功能的参数表完全相同的背景数据块（INSTANCE DB）来保持其记忆（状态信息）而FC就没有这样的功能。‎ ‎（3）数据块（DB），用户定义的用于存储数据的存储区，分为两种①共享数据区（Share Bata Block）所有程序都可以访问共享数据块中的数据；②背景数据块（Instance Bata Block）它只能从属于ＦＢ只能被该fb访问。‎ 在设计中我们采用了结构化的设计方法，这样的优点有：‎ ‎（1）定义了明确的接口模块之间具有良好的独立性，每个模块可以独立的被理解、编程、测试、排错和修改，将复杂的工作简单化。‎ ‎（2）利用数据封装的方法允许模块对其内部的“私有”变量进行访问，这对软件的健壮星和复杂性很有好处。‎ 下面对程序的结构和部分程序进行介绍。当系统带电后CPU先执行0B100完成系统完全启动，包括对驱动器群的初始化，程序如下：‎ 图3-10 OB1程序结构示意图 OB1完成对所有模块的调用，其程序结构如上图3-10‎ ‎3.4本章小结 本章在第二章总体设计的基础上完成了总线控制系统硬件部分的设计选型及PLC程序的结构设计，具体论述了PLC的硬件选型、分布式IO的应用、硬件接口、直流驱动器的通信接口和控制方式的实现及CPU的程序结构和部分代码。‎ 第四章双盘主动张力控制放线系统 张力控制广泛应用于各种卷壳及滚筒组成的加工生产线上，如造纸厂、印刷厂、纺织漂染厂、食品厂和电线电缆厂等等。这些生产线在处理纸张、薄片、丝、线、布等长尺寸材料的过程中，必须有一定的张力。张力在整个生产过程中应该保持稳定，波动过大就会影响产品的质量。‎ 近几年通讯事业迅猛发展，电信业、光电业对通讯电缆、光缆的需求不断增加，产品的性能要求也越来越商，各个生产厂商都在不断的提高技术水平以追赶飞速发展的IT产业。传统的通讯电缆已不能满足宽带网络的发展，目前城市住房小区宽带进户主要使用5类线等通讯电缆，当然整器各国都在大力发展光通讯来提升入户带宽。但是在生产高速数据通讯电缆的过程中，为了保证电缆品质，需要实现张力控制，以使生产的电缆受力均匀，保证产品的性能和质量。‎ 目前这条护套线放线系统存在以下几个问题：（1）张力控制，采用磁粉离合器。无法做到恒张力控制，所以只能生产多对数通信电缆，低端的数据缆。因为此类通信电缆的各种技术指标的要求不是很高，并且电缆都较粗，对电缆的张力控制要求较低。（2）单个放线架，无法连续生产，做完一盘生产线必须停下，荐上盘开车，这必然造成产品损耗提高，生产效率低下。‎ 为了生产技术要求更高的数据电缆并且为了提高生产效率。必须对放线系统进 行彻底的改造。‎ ‎4.2张力控制原理 无论多么复杂的系统，其张力控制原理上总是大同小异，因此可以用一个简化的卷绕机构来说明张力控制的原理。如图4-1所示：‎ 张力控制装置整体可以分为三个部分：‎ ‎1）张力/速度检测装置。‎ ‎2）控制装置。‎ ‎3）执行机构及驱动器。‎ 张力/速度传感器根据不同的场合和控制要求进行选择。执行机构又分为收卷机构和放卷机构，两者在有的系统中可以互换。控制器是系统的控制核心，它将速度、张力等传感器采集来的信号进行处理，通过与事先给定的控制指标进行对比，按照一定的控 制策略进行数据处理，实时调整控制信号，通过放大环节来控制执行机构，最终完成对张力和速度的调整。‎ ‎ ‎ ‎4.3张力控制方式 在日常工作中，我们经常遇到张力控制问题，张力控制得好坏赢接影响着产品的质量，由于张力控制的多样性及复杂性，选用一套合理经济实雳的张力控制系统是企业采购设备前所要考虑的首要条件。下面列举了几种常见的张力方式：‎ ‎4.3.1‎力矩电机及驱动控制器 通过电机电流控制线树张力，电机电流由其输出轴上所受的扭矩决定，这个扭矩正比于线材所受的张力，因此当线材张力变化时，电机电流也随着相应变化。利用这一原理，首先确定对应每一种张力的电机电流，并将其作为基准值：当电机电流的实测值偏离基准值时，通过调节电机速度，使偏差小于允许值。此控制方式中，力矩电视与驱动控制器配合使用，特点如下：‎ ‎·性能：张力控制不稳定，线性不好。‎ ‎·经济性：设备简单，价格便宜，可正反转。‎ ‎·适用于张力精度要求不高的场合，如：电线、电缆。‎ ‎4.3.2‎‎ 磁粉制动器／磁粉离合器张力控制 磁粉离合器用作卷绕机构的传动控制，是一种较新的控制方式，控制框图如图 ‎4-2所示．‎ 执行机构为磁粉离合器。主要工作原理是磁粉在激励线圈通电时，使间隙内的磁粉在从动件与主动件之间成链状链接，从而将转矩由输入端传给从动件，从动件即可驱动机器运转。磁粉离合器所能传递转矩的大小，随激励电流增大而增大。其特点为：‎ ‎・经济性：电气省不了钱，机械也费钱，同样需要调速单元（如变频器、直流调速器）及张力控制仪。‎ ‎・精度差：线性不够好，控制的卷径变化范围不大，特别是在大负荷或商速时张力精度不够。‎ ‎・故障率高，维护费用高：经常要更换磁粉，磁粉制动器/磁粉离合器的可靠性差，发热严重功率大的还需水冷等。‎ ‎・性能：张力稳定性比力矩电视稍强，张力及速度可调。适用范围比力矩电机广。‎ ‎4.3.3‎舞蹈辊控制 舞蹈辊控制方式，又称跳舞式浮辊型（Dancer Arm）如图4-3所示：跳舞式浮辊型系统建一种闻接张力测量系统，实质上是采用位置控制。系统由3个辊组成，两边为固定辊，中间为摆动式浮动辊。在摆臂上安装有一个可调整压力的气缸，还有一个测量 摆臂位置的位移传感器。辊上带材张力的大小由气缸的压力和浮辊的自重所决定，而气缸压力的大小决定了摆臂的位移量。其控制特点：‎ ‎・性能：张力控制平稳，有张力贮能功能、张力调节麻烦。‎ ‎・电气调速单元要求响应快，机械设备较复杂、局限于线材不适合于片材，如光纤，光缆。‎ ‎ ‎ ‎4.3.4‎‎ 直接张力闭环控制 直接张力控制是通过张力传感器，对线材的张力进行检测，并通过张力变送器变换后输入到张力控制系统，然后进行张力闭环控制。其控制原理类似于间接张力控制，区别是直接张力控制在张力调节通道构成张力闭环调节，并辅以张力前馈控制以改善张力，其特点为：‎ ‎・性能：张力控制平稳，电气调速单元要求响应快，张力可视。‎ ‎・电气设备复杂，需要调速单元、张力控制仪及张力传感器，设备投资大，价格贵。‎ ‎・性能价格比不高，不适用于大张力控制场合。‎ ‎・提高张力控制的动态和静态精度。‎ ‎4.3.5‎‎ 全新的间接张力控制系统 采用ABB等全新的间接张力控制系统，不需要磁粉制动器/磁粉离合器，不需要张力控制仪及张力传感器，只需调速器（罐装卷曲软件）直接带动电机就可以实现恒张力控制。 其特点为：‎ ‎・内置卷径计算功能，卷径输出可视，具有静态补偿及加速补偿。‎ ‎・张力线性可调精度达到1%，速度线性可调精度达到0.1%，方向可正反转，卷径可达‎1.5米，速度可达‎500米/分，张力0~‎2000KG可调。‎ ‎・性能：优越的性能价格比，维护方便，调试较复杂，需要专业的调试工具及调试软件。适用于大部分张力控制场合。‎ ‎4.4 放线张力控制系统 ‎4.4.1‎‎ 张力控制系统方案 在高速数据通讯电缆的生产中，双盘放线架和储线架位于生产线的主牵引轮和螺杆挤出机之前，如图4-4所示：‎ 从图4-4看出，电缆在生产线上的布置流程是这样的：生产电缆从放线架（1）引出，经过导线轮（2）上拉到储线架内的上牵引轮（3），然后向下穿经过压力感应轮（4），绕过下导轮（5）再经过导线轮，离开储线架，穿过螺杆挤出机到达生产线主牵引装置。其张力控制过程可以用图4-5来表示：‎ 张力控制系统是一种输入量按某种可调节的衰减规律而变化的特殊的随动系统，在设计时必须考虑下述几点：‎ 如图4-5所示，生产线的张力Tm，正比于收线机牵引速度V2与放线速度V1之差。当设定张力变化时，由于收线机牵引速度不变，所以放线架的放线速度要随着张力设定值得变化而快速变化。‎ 张力力矩是整个调速系统的扰动力矩，采用闭环调速系统虽可大为减少该扰动力矩的影响。但为了提高精度，还应设置对张力扰动力矩的前馈补偿张力调节器。‎ 当生产线变换速度时，收线机牵引速度V2突变，为保持张力恒定，放线电机M1应能快速响应，即系统应具有良好的响应特性。‎ 为了满足上述多方面的控制性能要求，张力控制系统是比较复杂的。若是采用计算机控制，其软件设计的工作量将会很大。加上生产线上的产品类型不一样，各产品对张力衰减特性的要求，又难以用数学模型去描述，若要计算机控制适用于多种产品类型，控制设备的成本将会很高。因此，从控制系统的性能价格比去考虑，采用模拟控制系统是合适的和有效的。‎ 需要说明的是，由于高速数据通讯电缆生产的特殊性，其生产线的速度由生产线主牵引轮的牵引电机来确定，只受到生产线主控中心的控制；也就是说，如要调整生产电缆的张力，不能对主牵引电机进行调速，只能通过张力传感器的实际张力的变化和储线架上动滑轮的位置变化来改变放线电机的速度，来保持生产电缆的张力恒定。另一方面，如果生产线上的主牵引速度发生变化，则储线架的动滑轮的位置就会移动，偏差量会迅速反馈到放线电机要做出快速的相应，以保持电缆的张力恒定。‎ 根据高速数据通讯电缆生产中对放线张力的特殊要求，并结合和分析各种张力控制方式的特点，选用直接张力控制方式是可行的，并且是经济有效的。卷取张力是靠牵引电机的拖动来绷紧线材而产生的。因此，卷取张力所产生的折算到电机轴上的张力矩与电机的电磁力矩应该相等。‎ 最早的卷绕控制由直流电机、整流器、蜗轮蜗杆箱、链轮、张力滚筒及调压调速器等组成。这些机械不仅结构复杂、零传易损、故障多，而且机电一体化和自动化水平低，牵引和卷绕之间难以达到同步同速。在运转时，由于动力机械固有的惯性，经常会发生生产时张力的猛升或骤降等现象，引起电缆受力不均，影响电缆性能、甚至崩断。随着电力晶体管（GTR）和绝缘栅双极烈晶体管（IGBT）的开发应用，交流电机的调速性能已有很大的改善，比较简易的V/F控制变频器已足以满足大多数负载的要求，而矢量控制技术的提出和实现，使异步电动机变频后的机械特性达到了可以和直流电动机变压后的枕械特性相媲美的程度。但是，电缆设备有着特殊的张力要求，要求电机和驱动部分具有快速响应，低速运行平稳。目前，数字直流调速器就能符合这些要求，同时基于安全、经济、风险等方面考虑，还是采用直流调速控制方案。‎ ‎4.4.2‎张力控制系统结构 主动放线张力控制系统的结构示意图如图4-6‎ ‎4.4.3‎张力闭环控制分析 在电线电缆工业生产过程中，为了确保电缆质量指标，要求维持恒定张力来生产。虽然直流驱动有着不少缺点，但考虑到直流传动低速启动线性曲线好等优点，以及现在许多特殊电缆要求低速、大容量发展的需求，在放线的张力控制中仍采用直流电机传动。一个基于直流驱动直接张力控制系统，如图4-7。‎ ‎4.4.4‎张力控制调节过程 生产线启动过程中，随着生产线速度的逐渐提高，通过比例控制器送到速度调节器的速度同步信号也随之加大，放线电机随之启动并跟随生产线主牵引电机加速。张力控制投入运行后，张力调节器开始工作，根据张力控制器的输出，改变放线电机的转速，达到张力控制的目的。‎ 在正常生产过程中，生产线速度不变；当张力发生变化时，张力传感器将测得的张力变化信号送到张力调节器，经比例、微分、积分处理后，再通过速度调节器控制直流驱动的输出，从而维持张力不变。‎ 当由于某种原因（如电网频率和负载波动），使生产线速度发生变化时，比例调节器的输出信号也将作相应的变化，经过速度调节器的调节，放线速度也将产生相应的变化。当然在调节过程中，在生产线速度变化的瞬间，放线速度尚未变化时，张力必然改变，所以张力调节器也参与调节。同样，当放线本身速度发生波动时，系统也会作类似的调节。‎ 由此可见，在生产过程中，系统能对各种原因引起的张力变化给予及时快速的 调节，保持张力稳定。‎ ‎4.5张力的控制策略 就张力控制系统而言，小型的分散的张力控制通常采用微处理器来控制；而大型的集成张力控制通常用工控机或者PLC；或者采用不同的组态，如上下位机方式，下位机采用位处理器，上位机则采用集成能力更强的工控机或者PLC来统一调度，协调控制。PID控制因为鲁棒性强，实施简单，适应性广等特点，在工业控制场合获得广泛的应用，同样适用于张力控制领域。但是张力控制系统毕竟是一个模型不确定的，强耦合，多干扰的系统，当这些特征比较突出时，单纯的PID控制将失去威力。面列这种情况，我们首先想到的是对传统的PID进行改造，例如前馈控制可以有效的抑制干扰，提高系统的动态稳定性。又如积分分离的PID可以减少积累误差，抑制超调；还可以通过改变PID控制的结构来改善控制性能。近些年来，模糊控制获得突飞猛进的发展，有人也把它应用到了张力控制领域。模糊控制在时变的非线性系统中有独特的优势，而张力控制系统恰恰是这样一个系统，引进模糊控制是必然的，其他的自适应控制，智能控制及自学习控制等也接踵而来。另外，在生产的加减速过程中，为了克服设备和牵引轮的惯性，必须对其进行动态补偿，否则会引起导体张力的剧烈波动。‎ ‎4.6 张力控制系统的硬件系统和选型 放线的张力控制系统的硬件系统结构如图4-11所示。‎ 其主要设备有：‎ ‎4.6.1‎‎ 放线驱动电机和驱动直流调速 直流调速作为成熟系统被广泛应用于调速传动装置，虽然有逐步被变频器所取代，但是目前仍然有着许多变频器无法做到的优点。直流调速器可采用SIMENS6RA70等众多的知名品牌，通过模拟量输入控制方式来调节放线驱动电机的速度。‎ ‎4.6.2‎‎ 张力检测仪 张力检测仪是张力控制系统中一个重要的环节，其张力检测的灵敏度直接确定了张力控制的性能。如图4-12所示为张力检测仪的原理图。‎ 该张力检测仪是通过滚轮施加负载，使板簧如图位移，然后通过差接变送器检出张力。由于使用了许多检测辊，即使张力为零，张力检测仪实际也受到了负载。此负载并非一成不变的，而是随着机械侧因素的变化而变化，如受到检测辊的质量，检测仪的安装角等影响，而且由于各种机械类型及此材料的不同与检测辊角度各异，这样就有必要调整张力控制侧的设定，此称零位调整或跨度调整。实现零位调整是通过消除等值于检测辊负载的电压，而此时材料并未施加予检测辊；而跨度调整是根据沿材料传送路线的已知负载重量来修正设定值。‎ ‎4.6.3‎‎ 编码器 由于生产线主线速度和预热器本身的牵引速度是两个至关重要的因素，所以使用高脉冲数的增量型脉冲编码器，连接到PLC的高速计数模块，来进行调节预热器牵引轮的速度，达到调节张力的目的。‎ ‎ ‎ ‎4.7本章小结 本章主要介绍了张力控制原理和几种常用的张力控制方式及比较。根据放线驱 动张力小、控制要求精度高和响应快的工艺特点，提出了经济有效的直接张力控制 方案，并就闭环控制系统进行了分析。最后简单介绍了放线系统的张力控制结构、‎ 系统的硬件配置和选型。‎ 第五章基于PROFIBUS总线直流驱动的放线系统张力控制 ‎5.1 恒张力放线控制系统的组态 ‎5.1.1‎西门子6RA70系列全数字直流调速装置 SIMOREG 6RA70是西门子最新一代离智能、高精度、高可靠的全数字直流调速装簧，本身带有参数设定，不需要其他的任何附翻设备即可完成参数的设定，所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现。6RA70由两部分组成：功率部分（电枢和励磁回路）和控制部分。‎ ‎（1）6RA70直流驱动器的概述 ‎6RA70直流驱动器西门子公司为了满足工业自动化对电气传动系统越来越商的性能要求，于1999年推出了新型的直流驱动产品6RA70，它广泛适用于各个工业领域，诸如印刷机械、起重机械的行走机构和提升机械、电梯及有孰缆车传动，橡胶、造纸和钢铁工业中的传动，剪切机，校直机和卷取机、轧机的主传动，横向剪切或薄膜机传动以及其他特殊应用场合。与西门子公司的前代直流驱动装置相比，6RA70的特性从机械结构到软件特点都有重大突破。它采用了与西门子交流驱动产品一致的电予箱，机械结构更加紧凑，模板可以自由配置，安装方便简单，6RA70系列单机电流可达‎2000A，装置与装置可以直接并联，扩展电流可达‎1200A。全部的6RA70直流驱动装置可以实现单象限或四象限运行，供电电压等级为400V、575V、690V和830V，电枢电流范围15‎-200A，融磁电流范围3‎-40A，过载能力可达150%。6RA70采用了新颖BICO技术，使所有功能块均可以通过参数来连接。其中,采用双CPU处理器C163和C167、‎16M地址空间、83ns指令执行时间、1024 KFLASH-EPROM。双处理器处理实现电枢回路和励磁回路开环和闭环所有传动控制功能。高性能的计算特性保证了传动装置优良的动态性能，电流环的上升时间为6-9ms，速度环的上升时间为25ms，其控制系统结构图参见图5-1。6RA70装置中内置了丰富的工艺控制模块，如工艺控制器、基本斜坡涵数发生器、速度计算、开关量信号处理（AND，NAND,OR,XOR、切换开关、定时器）、算术运算功能（加法、减法、乘法、除法、绝对值运算）、模拟信号处理、二次特性曲线等。软件模块只需提供参数使能即可，无需编程。可以实现工艺控制，如补偿控制、位置控制、压力控制，而不需要额外的硬件投资。另外采用FLASH-EPROM，软件升级方便快捷。‎ ‎（2）6RA70直流驱动器的调试 ‎1,P51为访间权限参数，需要修改参数时应将P51置为“‎40”‎修改完成后应将P51重新置回“‎0”‎，免产生误操作；‎ ‎2，P100.P101.P102.P114．均为电动机铭牌参数，在调试时只需按电动机实际值输人即可;‎ ‎3，在使用模拟测速机做反馈控制时，参数P083应置为“‎1”‎，即“速度实际值”通过K0013提供，（对应的接口端子为XT103．XT104），同时要将电机最高转速时的测速机电压值输人参数P741中，由于大多数测速机转速与直流电机转速不同，所以P741应按以下公式获得：‎ P741＝直流电机最高转速／测速机最高转速ｘ测速机最高转速时的电压值；‎ ‎4,励磁回路功能参数调整通常情况下，直流电机均需弱磁控制才能达到电机最高转速，若需弱磁则将参数P081置为“‎1”‎，P081为“‎0”‎时，为速度控制或无弱磁功能。同时，为了减少电机发热对电机的损害，建议将P082置为“‎2”‎，即停机弱磁。当达到运行状态07或更高时，在P258参数的延时到达后，则P257设置的停机励磁自动接入。‎ ‎5，斜坡函数发生器参数P303，P304，P305，P306中的缺省值即可满足运行要求。正常情况不需调整，但如果在现场调试时，如发现起动或停机制动不能满足工作要求时，也可对P303（加速时间）或P304（减速时间）进行适当调整。‎ ‎6，以上参数输人完毕后，在检查外部羟制回路无误的情况下，应对装置进行最优化运行。‎ 优化顺序为：‎ ‎①P051=25电枢和励磁强制控制和电流调节器的优化运行；‎ ‎②P051=26速度调节器的优化运行；‎ ‎③P051=27励磁减弱的优化运行；‎ ‎④P051=28磨擦及转动惯量补偿的优化运行。‎ 优化步骤为：‎ ‎①检查外部控制回路动作无误，接通主控回路，断开主给定回路：‎ ‎②在P051中依次输人值258，接通“合闸”和“运行使能”指令（即端子37,38）：‎ ‎③按一下简单操作控制面板（PMU）上的上升键，如果控制无误，则系统开始设备优化运行；‎ ‎④优化结束后，装置PMU的数码显示自动回到“07”状态，此时断开“合闸”和“运行使能”指令，再重复（1）-（3）步骤，依次进行优化运行。第一次上电调试应将电机与机械负载脱离，以免发生危险，空载优化运行结束后，将机械负载连接后，再进行一次优化，这样可使电机运行于最佳状态。‎ ‎（3）6RA70直流驱动系统的设计 拉丝机的主给定速度是由CUD1扳的X174的4、5号端予接入，其输入量为0-10V的电压量。张力控制地返回量是由跳舞轮上的模拟量的接近开荧来反馈的，其接入CUD1板上的X174的6、7端子。在模拟量的输入端子均有一个滤波器可以对信号进行滤波。利用6RA70中的参数和变量完成张力控制系统的构件。U150是乘法器。K9212是比例系数它来自于U244可以控锚给定的大小和比例；U121是加法、减器，它将线速度给定和张力反馈的PID输出相减实现张力负反馈闭环控制；K409来自于P409它通过U484位张力PID控制模块提供一个设定点，其主要作用是使跳舞轮保持在一个水平位震确保张力恒定不变；U484、U494是PID控制模块的P、I给定值，U507、U509是PID输出值的正负限幅；K406来自于P406它通过U511对PID输出实现比例因子的控制，通过上述设定可以在直流驱动其中实现张力闭环，而后利用驱动器固有的速度环和电流环最终实现三闭环控制。‎ ‎ ‎ ‎5.1.2‎硬件组态过程 ‎1．打开STEP V5.3 点击建立新项目 在NAME中起名PROFIBUS-PAYOFF。点OK。‎ ‎2．设置主站 在项目右侧区域，点右键，选择INSERT NEW Object SIMATIC300 station，回车；然后单击STIMATIC 300，双击右面的hardware，出现硬件组态的画面：对S7-300主站的硬件及配件组态。‎ ‎（1）选择机架：出现机架配置 ‎（2）配置电源：选中槽口1，单击PS-300，选择PS307 ‎10A双击，电源模块 则进入槽口1。‎ ‎（3）配置CPU：选中槽口2，在CPU300中找到该器件，并查看产品号，正确 后双击。出现一个对话框，在Subnet（子网络）单击New确定。‎ ‎（4）配置数字量和模拟量的输入、输出模块。在槽口4和往后可以配置数字量和模拟量的输入、输出模块。‎ ‎（5）设置PROFIBUS-DP具体参数，如：地址数：2；操作模式：DP master ；传输速率：1.5Mbps等。配置后，可见到在CPU的DP上出现一根轨道，这就是PROFIBUS总线，在上面可以挂上所需要的从站。‎ ‎ ‎ ‎3．设置智能丛站 选择数据格式 ‎1，masterdrive可供选择的PPO类型 ‎2，I/O address ‎ 说明:‎ ‎1，在STEP7中对PKW（参数区）读写参数时调用SFC14和SFC15‎ ‎2，SFC14（“DPRD_DAT”）用于读profibus从站的数据 ‎3，SFC15（“DPWR_DAT”）用于将数据写入profibus从站 ‎4，W#16#100（即256）是硬件组态时PKW的起 ‎5.1.3‎建立通DB块 读写程序都做在一个DB数据块中，并且与硬件组态设定的I、O地址范围大小划分相同大小的区域，如下图所示，读驱动器的数据的12个字节在DB1-DB11中，写给驱动器的 ‎12个字节数据放在DB数据块中。还可以存放诸如通讯错误代码和驱动器有关的其他计算数据。‎ 建立与直流驱动器的通信 ‎1．从直流驱动器读写的数据存放的数据块 ‎2．通信出错信号存放的数据块 ‎5.1.4‎写通讯程序 通讯程序可以直接调用STEP S7编程软件的系统功能SFC14（DPRD_DAT），SFC15（DPWE_DAT）来实现。‎ ‎5.1.5‎驱动器参数设定。‎ 使用第一块通讯板CBP2的参数设置 P927=7（参数化的接口使能）‎ P928=7（从站地址必须与硬件组态时保持一致）‎ U722=10S（报文监控时间）‎ P648=3001（PZD1一控制字）‎ P644.001=3002（PZD2一主给定）‎ U734.001=32（PZD1一状态字）‎ U734.002=167（PZD2一实际值）‎ ‎ ‎ ‎5.2基于PROFIBUS总线控制的恒张力控制系统 以储线架的动滑轮的位置t’作为给定信号。实际位置t为反馈信号。通过位置调节器企图维持动滑轮的位置不变，保持张力平衡。同时，张力传感器检测到的压力与设定张力进行比较，差值控制放线速度，保持测量值与设定值的动态平衡，从而实现恒张力控制，因而这两种方式都称为张力调节器，为了减轻张力调节器的负担，改善系统的快速性和跟随性，增加了线速度的前馈控制，构成一个恒张力复合控制系统。‎ ‎5.3恒张力放线控制系统的闭环控制 ‎5.3.1‎张力闭环控制 恒张力放线系统的张力闭环见如图5-12。‎ 影响张力变化的几个主要因素都能给予及时调整 ‎1）．生产线主牵引速度的变化。‎ ‎2）．储线架的变化。‎ ‎3）．电缆的张力变化。‎ ‎5.3.2 ‎‎ PID控制算法 在主动放线控制系统中，速度闭环控制和张力闭环控制，它们都涉及到PID控制算法。数字PID控制在生产过程中是一种被普遍采用的控制方法。‎ 常规PID控制的系统原理框图如图5-13所示。‎ ‎ ‎ PID控制是一种线性控制器。 ‎ 简单来说，PID控制器各校正环节的作用如下：‎ ‎・比例环节即时成比例地反映控制系统的偏差信号e（t），偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。‎ ‎・积分环节主要用于消除静差，提高系统的无差度，积分作用的强弱取绝于积分时间常数Ti，Ti越大，积分作用越弱，反之增强。‎ ‎・微分环节能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号值变的太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。‎ 系统原理如图5.14所示：‎ ‎5.4 PROFIBUS总线网络中控制系统可靠性与抗干扰措施 ‎5.4.1‎概述 以PLC为主站建立的PROFIBUS-DP网出现网络连接不上现象；‎ ‎1、先考虑PROFIBUS-DP屏蔽及接地问题；‎ ‎2、可能会因为通讯线路过长，降低网速或增加RS485中继器。‎ PROFIBUS总线通信速率是现场总线中最快的，普通电缆（包括普通网线）难以胜任。劣质的屏蔽电缆不但屏蔽效果差，而且分布参数、耐环境性能也不符合要求。因此建议： （1）使用PROFIBUS专用电缆。‎ ‎（2）单层屏蔽，一端等电位接地；双层屏蔽，最外层屏蔽两端接地，内层屏蔽一端等电位接地。‎ ‎（3）干扰严重的，可以使用铠装型PROFIBUS专用电缆。‎ ‎5.4.2‎抗干扰措施 实践证明，电磁干扰产生和形成的条件是：‎ ‎1）产生电磁干扰的发射体，即干扰源；‎ ‎2）传递电磁干扰的途径，即耦合通道；‎ ‎3）承受电磁干扰的接受体，即受扰体。‎ 因此，为了保证PROFIBUS总线系统在工业电磁环境中免受或减少内外的电磁干扰，从设计阶段开始便从三个方面采取抑制措施，即；‎ ‎1）抑制干扰源：‎ ‎2）切断或衰减电磁干扰的传递途径：‎ ‎3）提高装置和系统的抗干扰能力。‎ 基于以上原理，对于PROFIBUS总线系统采取了下列抗干扰措施：‎ ‎1．总体上的考虑 在以PLC为主站的PROFIBUS总线系统的应用中，一般考虑以下抗干扰方法：‎ ‎・一般来说，控制柜若不采取屏蔽措旋在中频干扰下很容易发生通讯中断等情况。在选择控制柜的位置时，应该避免在高电压、大电流、强电磁辐射的环境中工作，如果必须在此情况下工作，则应对控制柜进行有效屏蔽。‎ ‎・设计电源系统时，有条件的应采用单一供电回路，避免其他设备启停时对电源的干扰。‎ ‎・如果要采集的信号或控制对象很远，应通过隔离的办法切断系统与外界在电路上的联系，并采取可靠的接地措施。‎ ‎2．电源的处理 在PLC控制系统中，来自电源的干扰占有很大的比例，为了提高电源系统的抗干扰能力，可采取以下措施：‎ ‎・采用隔离变压器可抑制从电源进线窜入的外来干扰，提高高频共模抗干扰能力。‎ ‎・采用低通滤波器可抑制高次谐波的干扰。使用时，其电源输入、输线应分隔开，屏蔽层应可靠接地。‎ ‎・使用浪涌吸收装置可防止PLC设备受电源浪涌电压的冲击。浪涌吸收装置可采用半导体式或雪崩二极管式，使用时应分别接在电源线之间及电源线对地之间。‎ ‎3．外部配线抗干扰技术 ‎・输入、输出信号线的配置：为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆。如果在‎30米以上长距离配线时，输入信号与输出信号线也应分别使用各自的电缆：对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线，必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制器侧接地。另外输入、输出信号线与大电流的动力线要分开配线，以防相互之前的干扰。‎ ‎・输出信号线配线距离要求。在‎30米以下的短距离配线时，直流和交流输入、输 出信号线最后不要使用同一电缆，如走同一配线管时，输入信号线要使用屏蔽电缆。30‎-300米中距离配线时，直流和交流输入、输出信号线必须分别使用各自的电缆，并且输入信号线一定要用屏蔽电缆。‎300米以上长距离配线时，可使用远程I/O通道。‎ ‎・通讯信号频率高，有一些特殊要求，一般应选用PLC厂家通过的专用电缆；在要求不很严格的情况下，也可使用带屏蔽的双绞线电缆。‎ ‎4．装置的接地 良好的接地是保证系统可靠工作的重要条件之一，可以避免偶然发生的电压冲击的危害。接地线与机器的接地端相联。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应配以专用接地线。接地线与动力设备的接地点分开，如达不到此要求，则可与其他设备公共接地，但严禁与其他设备串联接地。另外接地电阻要达到规范要求，接地线的面积应大于2平方毫米。‎ ‎5．输入输出信号的抗干扰 PLC系统中有大量的开关量和脉冲量输入输出信号，可采用光电隔离器把它们 有效地与PLC内部隔离起来而又不影响信号的传输。‎ PLC系统中也有大量的模拟量信号，这些信号有时为大电流、高电压，有时为毫伏和微伏级的弱信号，对此可采用隔离放大器将其缩小或放大到PLC可以接收的信号，同时又能将其输入端和接到PLC内部的输出端实现电隔离。为了抑制PLC的信号中可能出现的各种频率的干扰，通常在模拟输入部件的入口处设置模拟RC滤波器，抑制高频干扰；或采用软件编程的数字滤波器，抑制低频干扰（包括周期性和脉冲性干扰）。‎ ‎5.5本章小结 本章主要介绍了PROFIBUS总线下放线直流驱动器的组态，设计了基于PLC控制的恒张力控制系统，分析了此控制系统中两个主要的闭环控制一张力闭环和速度闭环，就PID控制算法作了分析。同时，本节比较详细的介绍了PROFIBUS网络中PLC控制系统的可靠性分析和具有的抗干扰措施。‎ ‎ ‎ 第六章总线控制系统的调试和测试结果 一个产品从试验室阶段走向实际应用的过程，系统的调试是一个重要的环节。总线控制系统的系统测试主要包括三个部分：硬件测试、PLC程序／上位机程序离线模拟运行、系统的在线测试。‎ ‎（1）硬件测试。主要内容是借助仿真器，信号发生器等相关的测试仪器对包括电器元件、总线从站、甚至PROFIBUS-DP通信电缆在内的相关硬件设备进行检测和自诊断，确保系统在进行整体调试时硬件设备的可靠性。硬件测试的过程相对简单，本文不加以详细叙述。‎ ‎（2）系统离线模拟测试。主要内容包括对PROFIBUS-DP智能从站和PROFIBUS-DP主站进行整个系统的模拟联调。模拟测试使熬个系统测试中十分关键的一环，与实际的在线测试没太大的区别。如果说有区别的话，主要在于环境和干扰的影响，从技术的角度来说，模拟测试结果的正确与否，直接反映了系统的设计是否正确。‎ ‎（3）系统的在线调试。为调试工作的最后阶段，对于一个产品能否从实验室走向实际应用显得尤为关键。特别是在现场测试过程中，会发生很多在实验室离线测试时意想不到的情况，并由此发现并解决许多在线测试时无法发现的问题，对理论成果的产业化具有十分重要的意义。‎ ‎6.1测试环境、设备和测试验收表 ‎6.1.1‎测试系统硬件环境 测试系统的硬件部分包括：S7-300CPU315-2DP、控制柜、上位机、连接电缆、现场总线电缆、控制电源发生器。其中上位机的配置为：主计算机：‎20G硬盘、‎256M内存、16t显卡PCI插槽、ISA插槽、显示器。通信卡：西门子公司的CP5611。网线：现场总线PROFIBUS-DP专用网线。‎ ‎（1）西门子S7-300PLC系统 ‎（2）放线驱动器的内部总线通信班和通信接口 ‎（3）恒张力放线控制系统 ‎ ‎ ‎6.1.2‎‎ 测试系统软件环境 上位机软件有：Windows 2000，西门子公司的CP5611通信板和驱动程序、STEP7 5.2、PROTOOL/PRO RT、DriveMonitor。‎ ‎6.2系统离线模拟测试 总线控制系统的离线模拟测试系统：如图6-4所示，离线测试在实验室进行，山上位监控系统、PLC、现场总线、直流驱动器构成离线模拟系统。由于是离线的测试，现场的模拟量无法取得，这里使用信号发生器来产生信号，通过观察PLC、监控系统是否能读到现场模拟的信号，来监测系统的数据读取是否正常：系统数据的写入通过监控驱动器的控制字来判断系统的写入是否正常。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎6.3系统现场调试和测试结果 ‎6.3.1‎系统的现场调试 现场调试中由于系统具有不同的调试系统，因此整个系统是分步完成后，再进行整体调试和测试。系统调试流程图如图6-5所示。‎ ‎ ‎ 在系统运行正常后，进行总线系统指标和功能的测试，内容包括：PROFIBUS总线性能、系统功能、上位机组态和功能、本地测控功能。在现场测试完成后，进行产品测试完成各项工艺指标，达到设计的速度。‎ ‎6.3.2 PROFIBUS总线控制系统的现场调试报告 ‎（1）系统功能 ‎（2）上位机组态和显示 ‎（3）设备总体性能测试 ‎6.4现场调试中遇到的主要问题和解决方法 在现场调试对首先要解决的是牵引和放线架的同步闯题，由于生产线前后距离较长，故启动时要处理好前后顺序否则机器在开机时会引起断线。为了解决这个问题我在PLC程序中的0B1组织块中加入了启动延时，印先启动放线系统后，再高动牵引，同时利用储线架的跳舞轮电位器调整放线的快慢。另外为了避免在停机使机器断线利用矗流驱动器静RA船（上升沿）启停方式使机器逐步停车。‎ 另外在利用上位机对生产线进行监控时，对运行速度的存在显示不正常的情况。线速度是PLC通过PROFIBUS-DP从牵引驱动器的控制字读到数据块中，再由上位机利用ProTool进行显示。在测试时发现速度的数据类型前后的定义不一致，放速度显示不正常，对ProTool的变量从新定义，同时在PLC程序中加入数据类型转换指令，经过重新修改后显示正常。‎ 由于在控制回路中存模拟信号的输入/输出，加之模拟信号的抗干扰能力较差，因此全部使用屏蔽电缆。同时布线时采取了以下措施：尽量远离主电路‎100mm以上；尽量不和主电路交叉。必须交叉时，采用垂直交叉的方式。为了避免电力系统的高压产生的共模干扰，控制电源采用隔离变压器，同时对控制部件的外壳采用单独接她的方式。因为采用了以上措施系统目前为止未发生过信等于扰的问题。‎ ‎ ‎ ‎6.6本章小结 本章主要介绍了总线控制系统调试中的系统硬件测试、系统离线模拟测试、系统现场调试的三部的测试内容，重点介绍了系统的离线模拟测试部分和系统现场在线的调试。‎ 第七章总结与展望 ‎7.1工作总结 本文主要是在线缆厂旧设备的信息化、自动化的改造过程中，针对传统现场设备接线复杂、自动化程度低、人机界面差、生产信息无法接入网络而设计的一种基于PROFIBUS-DP现场总线的控制系统。‎ 本人在整个系统中所承担的工作有：‎ ‎（1）对整个总线系统进行软硬件的总体设计；‎ ‎（2）进行了总线系统的硬件部分的组建和设计，将传统现场设备接入现场总线；‎ ‎（3）承担了基于PROFIBUS-DP现场总线系统PLC、上位监控系统的组建、程序编制及测试、与现场的调试。‎ ‎（4）放线系统的改造，在PROFIBUS-DP网络中的组态和如何调用。‎ ‎（5）恒张力闭环控制系统的设计和应用。‎ 在整个张力控制系统的实现上，采用储线架上动滑的位置差信号和实际检测张力与设定的差值信号的叠加来共同控制放线速度，进而保持恒张力运行。与传统的控制系统相比，接线简单、系统的稳定性高、抗干扰能力强，同时为今后工厂实现信息化打下了良好的基础。对于企业来说成功的设备改造是十分经济的投资。本次改造可算是成功的改造，首先实现了对设备的升级，提高了效率简化了操作；其次延长了设备的使用寿命。在整个系统中均采用西门子公司的产品，这样有利于构成网络，同时也利于以后的维护。‎ 从测试调试过程看基于PROFIBUS-DP的恒张力运动控制系统在现实线缆生产线的改造中符合投入少、产出多、效果佳的要求，有很好的经济效益，具有一定的推广应用价值。‎ ‎7.2 展望 现场总线技术的发展十分迅速，新技术层出不穷，为了适应将来的发展，在进行今后的改造中还应该在以下几个方面进行研究：‎ ‎（1）本系统依然在使用直流驱动技术，而目前随着交流变频系统技本的日趋成熟，以后会使用交流系统取代直流系统。另外在对驱动器的给定信号中，依然使用传统的电位器电压给定，以后会使用数字给定，既利用上位机、总线来实现。‎ ‎（2）对旧的设备进行改造的目的是延长设备的使用寿命，提商技术水平。采用西门子公司的产品来进行，一方面西门子是PROFIBUS的发起人总线产品十分丰富，勇一方面广大的工程技术人员对其产品较为熟悉剜于维护。随着总线技术的不断完善今后其将在工业领域得到广泛的威用。‎ ‎（3）在系统的设计中上位机的组态是个较为薄弱的环节，本系统采用的是ProTool来进行组态的，对于较为简单的系统来说功能是足够了，但是将来实现工厂数据共享时，通信、控制功能就不能满足要求，因而在今后对较为复杂的控制系统考虑采用采用其他的组态软件，如WINCCｗ、INTOUCH等等。‎ ‎（4）在系统中对于张力放线系统进行了改造，结果证明系统是可靠的，控制方式是可行的，但仍采用直流驱动，以后会尝试用变频器替代，改造另一套生产线。‎ ‎（5）随着智能化设备的增加，越来越多的厂家提供了通信接口，顾客可以利用GSD文件方便的集成到总线系统中，这些为以后总线技术的全面推广提供了强有力的支持，因此总线化、智能化是今后设备案制造业的发展趋势。‎ 参考文献 ‎[1] 罗乔东，辛乐，武自芳 基与PROFIBUS现场总线的可编程逻辑控制器监控网络的实现计算机测量与控制．2004.12（2）‎ ‎[2] 阳宪惠主编 现场总线技术及应用清华大学出版社，1999‎ ‎[3] 顾德英等。可控硅中频电源德自动控制。卓新矿业学院学报，1996.1‎ ‎[4] 童朝南等。卷取张力控制新方法。北京科技大学学报，2002.8‎ ‎[5] 纪铜钊等。卷绕系统张力控制的两个通用技术。轻工机械，2003.1‎ ‎[6] 何致远。模糊自整定PID在交流收卷张力控制中的应用。浙江工程学院学掇，2000.6‎ ‎[7] 金家峰PROFIBUS在电线电缆制造中的应用工业控制计算机2004年17卷第2期 ‎[8] 徐文辉 PROFIBUS-DP概述2000年第一期航空电予技术 ‎[9] 朱登攀，方彦军PROFIBUS-DP混合系统通信技术应用研究2001年第5期,工业控制 计算机 ‎[10] 阎世杰，刘北，孙金根 基于PROFIBUS-DP的变频器控制系统1999年第6期,基础自动化 ‎[11] 汪华松，施淤昌PROFIBUS-DP谯风洞动力系统网络中的应用2001年第2期，测控技 术 ‎[12] PROTOOL组态图形显示用户手册SIEMENS AG ‎[13] ProTool Configuring Windows-based Systems Quick Reference Manual SIEMENS AG ‎[14] PROTOOL基于WINDOWS系统的组态用户手册 SEMENS AG ‎[15] Distributed I/O System ET 200S Manual SIEMENS AG 致 谢 ‎ ‎ 本论文是在边敏导师的精心指导下完成的。边老师在课题方向的提出、到方案的设计以及论文的写作过程中都给予我耐心的指导和极大的鼓励，值此论文完稿之际，谨向边老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢！边敏老师以他渊博的知识、富有创造力的思维和丰富的工程实践经验，给予我深刻的启迪，使我在实践中得到了极大的锻炼，并将使我终生享受。导师严谨踏实的治学风范，诚实守信的为入作风，勤勉的工作精神，以及在繁忙的科研和教学之余给予我的细心详尽的指导，给我留下了深刻的印象，并时刻鼓励我更加努力的去学习和工作。‎ 在毕设过程中。得到了同学及朋友的大量鼓励和专业支持，他们认真的态度和积极进取的精神对于我的学习有很大的促进作用。正是在他们的鼓舞和鞭策下，我的学业得以顺利完成。在此表示感谢和敬意！‎ 最后，还要向我的家人、朋友和同事表达我无限的谢意。他们的关心、支持和帮助，使我能安心顺利地完成学业。‎ 祝各位在以后的工作、学习和生活中身体健康，快乐无限！‎