引言

　　復(fù)卷機(jī)由放卷輥（又稱(chēng)退紙輥）、引導(dǎo)輥、縱切機(jī)構(gòu)、壓紙輥、卷取底輥（包括前底輥和后底輥）等構(gòu)成，如圖1所示。

　　復(fù)卷機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)要求：壓紙輥對(duì)紙卷的壓力逐漸減小；放卷電機(jī)要提供一個(gè)反向力矩，在紙面上產(chǎn)生恒定的張力，保證在復(fù)卷過(guò)程中不斷紙和松紙、成品紙內(nèi)緊外松的品質(zhì)；對(duì)前后底輥電機(jī)進(jìn)行負(fù)荷分配；線速度長(zhǎng)期穩(wěn)定且調(diào)速范圍寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

　　針對(duì)這種情況，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種以PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線為通信方式，PLC為控制核心，西門(mén)子矢量控制變頻器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，OP面板為人機(jī)界面的調(diào)速控制系統(tǒng)。

1 現(xiàn)場(chǎng)總線及其阿絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)場(chǎng)總線口是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱(chēng)為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。

　　PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是德國(guó)90年代初制定的國(guó)家工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議結(jié)構(gòu)根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI為參考模型。ISO/OSI協(xié)議模型分為7層，其中PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shí)物理層編碼并調(diào)制來(lái)自數(shù)據(jù)鏈路層的信息，用物理信號(hào)驅(qū)動(dòng)媒介。接收時(shí)物理層用來(lái)對(duì)媒介的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼。數(shù)據(jù)鏈路層定義總線存儲(chǔ)協(xié)議，執(zhí)行總線通信規(guī)則，處理出錯(cuò)檢測(cè)、出錯(cuò)恢復(fù)、仲裁和調(diào)度。應(yīng)用層定義了應(yīng)用功能，完成信息指令的翻譯，掌握數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和意義。用戶(hù)層是數(shù)據(jù)應(yīng)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(kuò)展性，成為目前廣大用戶(hù)普遍采用的通信方式。

　　PROFTBUS-DP是一種電氣網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RS 485總線標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信，最多可以有126個(gè)站點(diǎn)。PROFIBUS-DP和。PROFIBUS-PA之間可通過(guò)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(xún)從站，與從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的復(fù)卷機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)相比，他從根本上提高了測(cè)量與控制的準(zhǔn)確度，減少了傳送誤差。同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè)備之間連線減少，現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。此外，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理的能力，并通過(guò)數(shù)字通信將相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行信息和診斷維護(hù)信息送入人機(jī)界面，用戶(hù)可以監(jiān)控所有設(shè)備的運(yùn)行狀況，查詢(xún)故障原因，并可以根據(jù)復(fù)卷機(jī)工藝的不同要求，設(shè)定和修改工藝參數(shù)（例如張力）。因此，把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和HMI技術(shù)應(yīng)用于復(fù)卷機(jī)已經(jīng)成為復(fù)卷機(jī)自動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)和主流。所以本系統(tǒng)以S7-300 PLC為控制中心，采用具有強(qiáng)大和豐富控制功能的西門(mén)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(chǎng)總線復(fù)卷機(jī)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

　　系統(tǒng)中PLC是一類(lèi)主站，OP面板是二類(lèi)主站，變頻器和遠(yuǎn)程I/O是從站，變頻器對(duì)自身的拖動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行速度閉環(huán)控制、轉(zhuǎn)矩控制、電流控制、啟動(dòng)環(huán)節(jié)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)控制、工藝調(diào)節(jié)控制、故障檢測(cè)和保護(hù)、電機(jī)溫度監(jiān)視等。PLC作為主站是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的啟動(dòng)、停止、爬行、運(yùn)行、微升、微降、速度鏈和負(fù)荷分配、張力控制等功能。OP面板通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的停止、爬行、運(yùn)行、微升、微降、點(diǎn)動(dòng)、張力給定操作和調(diào)整以及用戶(hù)管理等。