1 引言
非織造布(Nonwovens)又稱為無紡布或不織布。非織制布是在不用紗線或少用紗線(纖維超過50%)的情況下直接利用高聚物切片、短纖維或長絲通過各種纖網成形方法和固結工藝，如化學粘合、針刺、水刺、熱軋、縫編、印花、熱風透吹粘合等制成的具有柔軟、透氣和平面結構的新型纖維制品。某全球著名無紡布生產商主要生產的無紡布以天然纖維棉花為主要材料，通過大小開棉機，混棉機得到分散，比例均勻的纖維，利用抽風電機把纖維送入喂入輥，主輥，道夫輥，鋪網輥變成絲狀后，再通過成卷機，打包機加工成可利用的無紡布。
根據工藝流程要求以及考慮到此生產線已使用年限過長，加之操作人性化方面不夠。通過與公司里的技術人員反復磋商。決定對其進行升級改造。
2 系統組成
原來的生產線主要有4條(分別命名為CARD1~4)。四條生產線由4套系統(分別叫NP10，NP20，NP30，NP40)進行數字量的控制，另外還有兩套系統,其中一套進行模擬量的控制(叫做NP50)，另外一套(NP60)進行報警，指示使用。每套系統可獨立運行。全部使用西門子PLC進行控制。其中NP10，NP20，NP30，NP40，NP60使用的是西門子早期的PLC S5-110A，而NP50使用的是S5-115進行電機的調速和通訊。
針對企業提出的“管控一體化”人性化的要求，確定系統方案。設計中采用了“集中監視，分散控制”的監控系統。因為系統的輸入輸出點數較多(差不多800點)，并且要求每條生產線旁邊都有現場操作員面板，因此不宜選擇計算機來作監控。最后選擇了西門子公司的操作員面板OP270作監控。因為現場的變頻器，直流調速器都還使用正常，并且也考慮到S5-115還有利用的可行性，決定保留NP50這套系統而改掉NP10～40，NP60這五套系統。考慮到西門子S7系列PLC的強大功能完全可以用一套315-2DP＋分布式I/OET200M(簡稱NP-new)代替原來繁多的5套系統。
2.1 操作員面板監控站
由4臺OP270和1臺OP37組成。其中OP270與S7-315通過Dp網相連，傳送速率設為187.5kbps.OP37與S5-115也以Dp網通訊。這些面板主要完成電機的啟動，停止，電機的運行狀況的顯示，報警提示以及電機的轉速等模擬信號等。由于操作員面板的引入使得操作更加人性化，同時也取代了原來的NP60系統。使得整個系統整潔，明了，減少了繁多的元器件損壞帶來的無休無止的維護。
2.2 NP-new系統
由一臺S7-300中的315－2DP＋4個ET200M＋15個DI×32+10個DO×32組成。主要作用是進行數字量的邏輯運算，同時通過Profibus和OP270以及NP50通訊。由于在這套系統中保留了原來模擬量調速系統(考慮改造成本太大也沒必要)，因此整個系統要面臨的是繁多的電機啟停和各種各樣的監測信號輸入和保護電路。因此后來專門開發出電機起停專用塊，使得整個編程變得非常簡單，享受。
2.3 NP-50系統
主要完成模擬量的調速使用。其中直流電機使用開環控制，交流電機如主輥電機和道夫輥電機使用交流閉環控制，利用測速發電機對主輥進行測速。得到的交流電經過轉換變成-10~10V直流電進入變頻器控制電機轉速。在實際運行中，主輥電機功率比較大(30kW)，轉速也比較快,而在對進來的棉花進行拉絲時，如果有金屬進入棉花的話很可能把刺頭搞壞，因此通常都裝有金屬探測裝置，主要探測是否有金屬進來。如果萬一有金屬進入的話，或者火警或急停來的時候需要主輥馬上停機。因此設置了一套連動監測裝置讓主輥可以反接制動停機。
2.4 監測儀表
各種各樣的測量裝置在系統中使用。包括:
(１) 安全回路的檢測。主要是各扇門的監控;
(２) 測速電機與電壓轉換儀表;
(３) 帶延時的電眼。主要監視棉花有沒來到以及是否出現棉花堵賽;
(４) 光柵。防止棉花外露;
(５) 各種液壓裝置等，主要是進行卷繞和切割用;
(６) 各類行程開關。如跑偏行程開關等。
圖1 為系統的架構圖。
4個OP270和PLC及ET200M之間通過Profibus通訊。4個IM153分別安裝于不同機柜中，就近控制現場設備。
圖3 電機正轉功能塊圖
在圖3這個塊中:①表示電機的啟動位，②表示電機停止位。③是電機的熱繼電器，正常情況下熱繼為1。如果熱電器信號沒來，啟動不了電機，并且提示故障。④為電機的接觸器返回的信號。正常情況電機啟動后應該給回一個接觸器吸合信號。如果電機沒有給回的話，監控異常信號會輸出。通常我們把監控異常信號取出延時一會，如果延時過后還沒出現電機反饋信號，這時輸出電機的連接監控有效，切斷電機，故障輸出。⑤表示電機的連接監控。通常在電機啟動等待1～2秒等待接觸器反饋信號來到，如果在這段時間之內反饋信號沒有到達，通過內部的邏輯電路停止電機。⑥是復位按鈕。從邏輯圖可以看出，電機正常情況下按復位按鈕是無效的，只有⑨端出現故障時按復位按鈕才有效。⑦用來啟動電機。它的吸合直接對應了電機的起停。⑧表示電機的監控異常。通常它的作用是用來延時1~2秒看電機的反饋信號是否回來，如果沒有回來它就控制⑤端電機連接監控接通。切斷電機，故障輸出。⑨是故障輸出端。
在使用這個塊一般情況下①②它們不表示一個按鈕。通常用一個M寄存器表示，M的信號通常又是由一系列信號“與”“或”后得到的。如上圖所示。例如“電機的啟動信號①”＝“啟動按鈕”&“本塊的故障輸出端⑨的非信號”&“輸出某臺電機啟動后給回的信號”&“…”。再例如“電機的停止信號”＝“火警”或“急停”或“停止按鈕”或“聯動電機的反饋信號的非信號”或“…”。
5 電機正反傳控制功能塊設計
圖4是電機的正反轉起停功能塊圖。
