湖南嘉普云自动化设备有限公司

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1．应用概述
SIMOTION通信函数_xsend与_xreceive适合SIMOTION之间通过MPI－MPI接口、PROFIBUS-PROFIBUS间的数据交换，通信数据大为200个字节，SIMOTION也可以通过调用通信函数_xsend与_xreceive实现与S7-300/400 PLC（在PLC中调用SFC65 X_SEND与SFC66 X-REV）MPI接口间的数据交换，由于受到PLC通信区的限制，大通信数据为64个字节。

2．MPI与PROFIBUS网络介绍
MPI是S7-300/400，SIMOTION的编程接口，对通信数据及实时性要求不高的应用可以利用编程接口进行通信， MPI的通信速率为19.2K～12Mbit/s, 只有可以设置为PROFIBUS接口的MPI口才支持12M的通信速率，例如S7-300中CPU318-2DP及所有的S7-400CPU 、SIMOTION MPI口都可以设定为PROFIBUS接口，所以它们的MPI接口通信速率都可以设置为12M。MPI接口通信速率缺省设置为187.5Kbit/s，无中继情况下大通信通讯距离为50米，通过中继器可以扩展网络长度，扩展的方式有两种，*种，两个站点中间没有其它站，如图1

图1：MPI网络扩展

控制器站点到中继器长为50米，两个中继器之间的距离为1000米，多可以增加10个，所以两个站点之间的长距离为9100米。
第二种，如果在两个中继器中间有MPI站点，那么每个中继器只能扩展50米，在组态时要考虑这两种连接方式。
MPI接口为RS485接口，连接电缆为PROFIBUS电缆（屏蔽双绞线），接头为PROFIBUS接头并带有终端电阻，如果用其它电缆和接头不能保证通信距离。在MPI网络上多可以有32个站，中继器，WINCC站，操作面板OP/TP也要算一个站点。MPI的站号及通讯速率可以在STEP7或SCOUT硬件组态时修改，下载组态信息到CPU后，站号及通讯速率将改变。
PROFIBUS总线符合EIA RS485[8]标准，PROFIBUS RS485 的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。传输介质可以是光缆或屏蔽双绞线，电气传输时，每一个RS485传输段为32个站点包括有源网络元件(RS485中间器，OLM等)，在总线的两端为终端电阻，结构如图2：

图2：PROFIBUS网络结构

西门子总线终端一般都配有终端电阻，PROFIBUS使用9针D型连接器，D型连接器插座连接总线站，D型连接器插头与总线电缆相连。总线终端和针脚定义如表1：

表1 总线终端管脚定义

PROFIBUS总线的传输速率为9.6Kbit/s ～12Mbit/s，总线长度与传输速率相关，总的规律是传输速率越高总线长度越短，越容易受到电磁干扰，基于传输速率的大网段长度参考表2：

表2 传输速率与通信长度

总线终端的电阻与PROFIBUS总线相匹配，并配有轴向电感以消除电容性负载而引起的导线反射，选择普通的屏蔽双绞线不能保证总线的段长度。
如果需要扩展总线的长度或者PROFIBUS从站数大于32个时，就要加入RS485中继器，例如，PROFIBUS的长度为500米，而波特率要求达到1.5MBIT/S，对照表2波特率为1.5MBIT/S使大的长度为200米，要扩展到500米，就需要加入两个RS485中继器，拓扑图如图3所示：

图6： SIMOTION 程序的创建

本例中在“SEND”程序中编写发送程序，在“RECEIVE”程序中编写接收程序，发送和接收函数可以在函数库中的位置如图7所示：

西门子6ES73146CH040AB0

图7： 函数块的位置

? 调用_xsend函数
在程序SEND中调用_xsend函数发送数据，与PLC编写方式相似，将发送函数_xsend拖曳到LAD网络中，如图8所示：

图17： 监控PLC侧通信变量

6．示例程序
示例程序参考文档附件程序，名称为Mpitest.rar。（示例程序使用STEP7 V5.4和SCOUT V4.0编写）

面临挑战  

在激烈竞争的造纸行业，企业为了降低成本和获得更多利润，必须要进行规模化的、连续的生产。随着造纸机械工艺的不断改进，纸机向宽幅、高速化方向发展已成为趋势，因此，对纸机传动系统的性能也提出了更高的要求。传动控制系统性能的好坏是决定一台造纸机能否高效率、高质量进行连续生产的前提。传动控制系统要求在运行期间保持速度恒定、负荷均衡，以保证纸张品质的*。除了对于系统稳定性好和可靠性高的要求之外，对于大型纸机来说，在发生故障时供货商的及时响应、日常维护简单、维护成本低、备件充分等，也显得非常重要。一家优秀的供应商不仅仅是提供先进的技术和产品，更是需要想客户之所需，而西门子凭借其在造纸行业众多大型项目的经验积累，能够为中国客户量身定制基于全生命周期的纸机电气传动控制系统的全集成解决方案，这也是西门子能在强大的竞争对手中脱颖而出，获得APP认可的原因。

西门子传动解决方案

西门子将为宁波亚洲浆纸业4号纸机和两台复卷机提供包括214台电机、220个逆变器、整流单元、整理回馈单元、自动化控制站以及变压器等产品，采用基于SIMATIC S7-400 PLC的PCS 7过程控制系统和SIPAPER传动系统的全集成传动解决方案，并将负责所供设备的安装指导和调试。

传动系统

造纸机传动控制是一个控制点多、结构非常庞大的系统。需要控制的部件包括饰面辊、真空伏辊、驱网辊、导网辊、真空反压辊、光压辊、烘缸、卷纸机、匀浆辊、唇板、损纸搅拌器、张紧器、冲水管、输油泵、刮刀和副臂等。由于造纸机生产过程是由网部、压榨部、干燥部、压光部、卷纸部等连续复杂过程组成的多变量、多参数系统，影响传动系统的因素很多，例如张力、速度、电流、电压等，还需考虑负载的不确定性，多电机间性能的不匹配，多电机之间存在藕合等情况。因此，造纸机的传动控制要求系统能够实现速度链控制和负荷分配控制。例如网部真空伏辊、驱动辊、*导网辊和光压上、下辊这两组之间要求速度同步的同时要求负载均衡，否则会影响正常抄纸。当负荷不能均匀分布时，有可能撕坏毛布或造成断纸，所以在这个传动组合中的各自传动点之间实施负荷分配自动控制功能。

现代化的生产需要以较低的成本输出更大的生产率，西门子的新一代高性能驱动产品SINAMIC S S120变频器可以帮助企业实现目标。它易于组态，有助于缩短项目完工时间；出色的动态响应和精度允许大生产率的更高循环速率。同时，S120是集V/F控制、 矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动器，具有模块化的设计。所有 SINAMICS S120 部件（包括电机和编码器）均通过一个被称为 DRIVE-CLiQ 的串行连接接口进行相互连接。采用标准化电缆和连接器，降低了不同部件的种类，并削减了库存成本。与其他同类产品相比，S120变频器具有如下优势：
      ? 采用新一代的传动技术，功能更强大，更高效节能；
      ? 结构紧凑，大大减小了电柜数量，减少了成本；
      ? 标准化设计，模块化设计，更易于替换和维护；
      ? 计算机辅助设计并优化的的柜内散热布置；
      ? 同级产品小噪音，低发热量，降低空调设计投入；
      ? 传动精度高、响应速度快，保证纸幅平稳运行。

传动系统图

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