1 引言
非织造布(Nonwovens)又称为无纺布或不织布。非织制布是在不用纱线或少用纱线(纤维超过50%)的情况下直接利用高聚物切片、短纤维或长丝通过各种纤网成形方法和固结工艺，如化学粘合、针刺、水刺、热轧、缝编、印花、热风透吹粘合等制成的具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品。某全球著名无纺布生产商主要生产的无纺布以天然纤维棉花为主要材料，通过大小开棉机，混棉机得到分散，比例均匀的纤维，利用抽风电机把纤维送入喂入辊，主辊，道夫辊，铺网辊变成丝状后，再通过成卷机，打包机加工成可利用的无纺布。
根据工艺流程要求以及考虑到此生产线已使用年限过长，加之操作人性化方面不够。通过与公司里的技术人员反复磋商。决定对其进行升级改造。
2 系统组成
原来的生产线主要有4条(分别命名为CARD1~4)。四条生产线由4套系统(分别叫NP10，NP20，NP30，NP40)进行数字量的控制，另外还有两套系统,其中一套进行模拟量的控制(叫做NP50)，另外一套(NP60)进行报警，指示使用。每套系统可独立运行。全部使用西门子PLC进行控制。其中NP10，NP20，NP30，NP40，NP60使用的是西门子早期的PLC S5-110A，而NP50使用的是S5-115进行电机的调速和通讯。
针对企业提出的“管控一体化”人性化的要求，确定系统方案。设计中采用了“集中监视，分散控制”的监控系统。因为系统的输入输出点数较多(差不多800点)，并且要求每条生产线旁边都有现场操作员面板，因此不宜选择计算机来作监控。最后选择了西门子公司的操作员面板OP270作监控。因为现场的变频器，直流调速器都还使用正常，并且也考虑到S5-115还有利用的可行性，决定保留NP50这套系统而改掉NP10～40，NP60这五套系统。考虑到西门子S7系列PLC的强大功能完全可以用一套315-2DP＋分布式I/OET200M(简称NP-new)代替原来繁多的5套系统。
2.1 操作员面板监控站
由4台OP270和1台OP37组成。其中OP270与S7-315通过Dp网相连，传送速率设为187.5kbps.OP37与S5-115也以Dp网通讯。这些面板主要完成电机的启动，停止，电机的运行状况的显示，报警提示以及电机的转速等模拟信号等。由于操作员面板的引入使得操作更加人性化，同时也取代了原来的NP60系统。使得整个系统整洁，明了，减少了繁多的元器件损坏带来的无休无止的维护。
2.2 NP-new系统
由一台S7-300中的315－2DP＋4个ET200M＋15个DI×32+10个DO×32组成。主要作用是进行数字量的逻辑运算，同时通过Profibus和OP270以及NP50通讯。由于在这套系统中保留了原来模拟量调速系统(考虑改造成本太大也没必要)，因此整个系统要面临的是繁多的电机启停和各种各样的监测信号输入和保护电路。因此后来专门开发出电机起停专用块，使得整个编程变得非常简单，享受。
2.3 NP-50系统
主要完成模拟量的调速使用。其中直流电机使用开环控制，交流电机如主辊电机和道夫辊电机使用交流闭环控制，利用测速发电机对主辊进行测速。得到的交流电经过转换变成-10~10V直流电进入变频器控制电机转速。在实际运行中，主辊电机功率比较大(30kW)，转速也比较快,而在对进来的棉花进行拉丝时，如果有金属进入棉花的话很可能把刺头搞坏，因此通常都装有金属探测装置，主要探测是否有金属进来。如果万一有金属进入的话，或者火警或急停来的时候需要主辊马上停机。因此设置了一套连动监测装置让主辊可以反接制动停机。
2.4 监测仪表
各种各样的测量装置在系统中使用。包括:
(１) 安全回路的检测。主要是各扇门的监控;
(２) 测速电机与电压转换仪表;
(３) 带延时的电眼。主要监视棉花有没来到以及是否出现棉花堵赛;
(４) 光栅。防止棉花外露;
(５) 各种液压装置等，主要是进行卷绕和切割用;
(６) 各类行程开关。如跑偏行程开关等。
图1 为系统的架构图。
4个OP270和PLC及ET200M之间通过Profibus通讯。4个IM153分别安装于不同机柜中，就近控制现场设备。
图3 电机正转功能块图
在图3这个块中:①表示电机的启动位，②表示电机停止位。③是电机的热继电器，正常情况下热继为1。如果热电器信号没来，启动不了电机，并且提示故障。④为电机的接触器返回的信号。正常情况电机启动后应该给回一个接触器吸合信号。如果电机没有给回的话，监控异常信号会输出。通常我们把监控异常信号取出延时一会，如果延时过后还没出现电机反馈信号，这时输出电机的连接监控有效，切断电机，故障输出。⑤表示电机的连接监控。通常在电机启动等待1～2秒等待接触器反馈信号来到，如果在这段时间之内反馈信号没有到达，通过内部的逻辑电路停止电机。⑥是复位按钮。从逻辑图可以看出，电机正常情况下按复位按钮是无效的，只有⑨端出现故障时按复位按钮才有效。⑦用来启动电机。它的吸合直接对应了电机的起停。⑧表示电机的监控异常。通常它的作用是用来延时1~2秒看电机的反馈信号是否回来，如果没有回来它就控制⑤端电机连接监控接通。切断电机，故障输出。⑨是故障输出端。
在使用这个块一般情况下①②它们不表示一个按钮。通常用一个M寄存器表示，M的信号通常又是由一系列信号“与”“或”后得到的。如上图所示。例如“电机的启动信号①”＝“启动按钮”&“本块的故障输出端⑨的非信号”&“输出某台电机启动后给回的信号”&“…”。再例如“电机的停止信号”＝“火警”或“急停”或“停止按钮”或“联动电机的反馈信号的非信号”或“…”。
5 电机正反传控制功能块设计
图4是电机的正反转起停功能块图。
