基于现场总线的聚酯网热定形机控制系统

何哲+杨涛

摘要：本文介绍了热定形机的工艺。针对热定形机现场分布设计了分散型SCADA系统，便于对过程数据进行采集和监控。针对被控对象过于分散的问题，设计了基于Profibus现场总线的集散控制系统（DCS）。下位控制系统通过Profibus-DP总线组成“一主五从”，便于对离散型设备进行管理与通讯。上位监控系统通过现场总线RS485和Profinet与PLC进行通讯，对工艺流程进行监控与管理。在调试期间，该系统的动态和稳态性能均能够达到控制要求。目前该设备已经投入运行，企业也取得了很好的经济效益。

关键词：热定形机；SCADA；DCS；Profibus-DP；上位监控系统；现场总线

中图分类号：TS273

文献标志码：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

随着国内外先进制造技术的发展，织物的需求量日益增加，对质量要求也越来越高。常见工业用织物包括造纸聚酯网、铜网、不锈钢网等。宽幅热定形机的性能高低是保证造纸网质量的关键所在，本项目热定形机用于对宽幅产业用布和产业用网进行定形加工，在特定的温度和张力的作用下对织物进行工艺加工处理，使其达到稳定状态。

1工艺原理

宽幅聚酯网热定形机由探边上针装置、拉幅装置、拉伸装置、热风加热装置等组成，其工艺结构如图1所示。

1.1探边上针过程

探边上针装置由网边检测装置和摆臂电机组成，摆臂电机驱动摆臂架左右摆动跟踪织物边沿，以保证织物正确上针并随针板链条在针板链条电机的驱动下进入热风箱。

1.2拉幅过程

拉幅装置主要指贯穿于烘箱之内左右两侧的针板链条，它置于两条环形轨道之上，起拉幅以及控制和固定织物幅度的作用。织物的拉幅张力对定形效果具有很大的影响，必须要满足织物横向拉幅张力符合工艺要求的张力值，以达到要求的定形效果。在热定形过程中，通过对预张力的调节，控制拉幅器使轨道变窄或变宽，实现在工作幅宽的范围内作恒张力调节。

1.3拉伸过程

在织物拉伸张力控制中，必须满足以下两点：一是保证织物纵向拉伸张力符合工艺要求的张力值，以达到最佳定形效果；二是保证整张织物的纵向拉伸张力在拉伸辊处沿横向分布均匀，即前、后拉伸电机保持同步。在拉伸过程中，如果前后拉伸丝杠位移发生较大的偏差，就会导致织物的张力不均匀，正常的纹路被拉斜。拉伸张力偏差过大会降低聚酯网的使用寿命，张力偏差过小会撕裂织物。

1.4加热过程

热风加热装置由周波调功器、风室、循环风机、排风机、上下热风箱等组成。定形机主要体积部分是热风箱和风室，热风箱具有容纳和保温的作用（外壁有绝热层），聚酯网采用热空气对流式加热方式。定形过程中，风室中电加热丝产生热量使周围的空气温度迅速升高，将加热后的空气通过强力的循环风机吹入热风箱，热风穿过织物的表面，上、下风箱形成负压将热空气再吸入风室循环利用。通过检测抽吸回来的空气温度对加热装置进行控制。风室循环风机和排风机使用交流变频调速，电机与风机直联，通过对频率的调节即可控制风量的大小，有利于对热风箱温度的控制，使得定形达到最佳的状态。

2控制系统构成

宽幅聚酯网热定形机智能控制系统是一套集温度控制、张力控制、同步控制、交直流调速、网络总线、上位机和触摸终端为一体的先进的分散型SCADA系统。SCADA包含两个层次的含义：一是分布式的数据采集系统，即通常所说的下位机现场控制部分；二是将采集上来的数据集中显示和监控，即上位机部分。操作员可以在上位机操作现场设备、观察趋势、报警处理等。热定形机控制系统由以下几部分构成。