应用RPM系列模块的新型化纤纺丝上位机系统研究

陈栋 薛学

北京中纺精业机电设备有限公司 北京 100025

应用RPM系列模块的新型化纤纺丝上位机系统研究

陈栋 薛学

北京中纺精业机电设备有限公司 北京 100025

本文介绍了应用我公司自主开发的RPM系列模块的新型化纤纺丝上位机系统，本系统采用分布式通讯，通过RPM400、RPM420、RPM600等通讯模块将多种化纤纺丝设备连接到化纤纺丝上位机。新型化纤纺丝上位机系统通讯速度快，通讯负载能力大幅提高，抗干扰性能增强，提供了一种高效稳定的新型化纤纺丝通讯系统，有利于化纤纺丝上位机管理系统的推广应用。

RPM模块 化纤纺丝上位机 分布式通讯

1 引言

化纤纺丝上位机系统是化纤纺丝生产过程中的重要设备，其功能是对纺丝设备进行纺丝工艺参数设定、实时数据监控和生产数据报表管理。在传统化纤纺丝上位机系统中，上位机与化纤纺丝设备之间直接进行串行通讯，上位机通讯负载能力较弱，单台上位机所监控的纺丝位数有限，厂家投入成本较高。同时，由于同一通讯接口的设备连接较多，通讯速度较慢，不能满足快速采集大量数据的要求，而且容易受到电磁干扰，常常导致通讯不稳定。因此，开发一种新型化纤纺丝上位机系统，增强系统通讯的可靠性、提高数据采集效率是很有必要的。本文将介绍应用我公司自主开发的RPM系列模块的化纤纺丝上位机系统，克服了传统上位机系统弊端，是一种稳定可靠、通讯高效的新型化纤纺丝上位机系统。

2 系统工作原理

本文介绍的应用RPM系列通讯模块的新型化纤纺丝上位机系统，主要由化纤纺丝上位机、应用RPM400模块的热辊导盘拖动柜、应用RPM400模块的计量泵油轮控制柜、应用FSD3000显示设定板的热辊温控柜、应用RPM420模块的卷绕机控制柜和应用RPM600模块的I/O控制柜等组成。本系统采用分布式通讯，化纤纺丝上位机分别与RPM400模块、FSD3000设定板、RPM420模块和RPM600模块连接通讯，RPM系列模块与各种纺丝设备连接通讯，从而实现化纤纺丝工艺数据设定与实时数据采集。本系统通讯结构原理图如图1所示。

在化纤纺丝生产过程中，RPM系列模块实时扫描纺丝设备的工艺数据和运行状态。当接收到上位机发出的数据采集指令时，RPM模块将各种纺丝设备的数据和状态上传；当接收到上位机的参数设定指令时，RPM模块将纺丝工艺参数下达给所连接的纺丝设备。RPM400模块转发上位机发送的设定数据给变频器，用于控制热辊转速和加速时间、计量泵流量、油轮速度等工艺参数，并采集变频器实时数据传送给上位机。FSD3000设定板转发上位机发送的设定数据给温控板，用于控制热辊温度，并采集温控板实时数据传送给上位机。RPM420模块转发上位机发送的设定数据给PLC，用于控制卷绕机的运行状态，并采集PLC实时数据传送给上位机。RPM600模块采集化纤纺丝现场开关量状态传送给上位机，转发上位机的I/O输出，用于报警指示等功能。

图1 新型化纤纺丝上位机系统通讯结构原理图

图2 RPM400模块连接上位机与变频器结构图

图3 RPM420模块连接上位机与PLC结构图

图4 RPM600模块连接上位机与I/O设备结构图

3 系统设计与实现

为了克服化纤纺丝现场闷热潮湿的恶劣环境，满足化纤纺丝连续生产、稳定工作的要求，新型化纤纺丝上位机系统的上位机柜采用了密封良好的柜体，柜体进气口装有可更换过滤网。上位机主机采用了工业控制计算机，由UPS不间断电源供电，采用了具有光电隔离和浪涌保护功能的通讯板卡。通讯线采用专门定制的屏蔽双绞线，通讯线共2层屏蔽层，由铝箔100%屏蔽覆盖加镀锡铜丝编织网90%以上屏蔽覆盖，附有镀锡铜独立接地导体，工业PVC外护套，保证了良好稳定的通讯效果，维护方便。我公司自主开发 的RPM400、RPM420、RPM600等RPM系列通讯模块，可以将热辊导盘拖动变频器、计量泵和油剂控制变频器、卷绕机PLC、纺丝现场I/O设备等化纤纺丝设备高效稳定的连接到新型化纤纺丝上位机系统中。

RPM400是一款隔离转换中继通讯模块，安装在热辊导盘拖动柜和计量泵油轮控制柜内，将变频器连接到化纤纺丝上位机，实现了上位机与变频器的高效稳定通讯。一台RPM400模块最多支持16台变频连接，多台RPM400可以通过串联接到一个上位机通讯端口，从而大幅提升了上位机连接变频器的通讯负载能力，如图2所示。

RPM420是一款隔离转换中继通讯模块，安装在卷绕机控制柜内，将卷绕机PLC连接到化纤纺丝上位机，实现了上位机与卷绕机的高效稳定通讯。一台RPM420模块最多支持6台卷绕机PLC连接，多台RPM420可以通过串联接到一个上位机通讯端口，从而实现了上位机连接卷绕机PLC通讯负载能力的大大提升，如图3所示。

RPM600是一款12端口I/O输入输出模块，安装在I/O控制柜内，可以采集化纤纺丝现场的I/O设备状态，如计量泵开关状态、卷绕机开关状态等，将模拟量转换成数字量传送给上位机。同时，RPM600还可以作为上位机的I/O输出，用于报警指示等功能。RPM600模块的12个端口可以通过上位机分别设置成输入或输出端口，灵活方便，多台RPM600可以通过串联接到一个上位机通讯端口，如图4所示。

RPM系列模块均通过软件配置方式进行参数设定，通过上位机软件中的RPM模块参数配置页面设定通讯参数。图5是上位机软件中RPM420模块的参数配置界面，可以设定RPM420模块的相关通讯参数，包括RPM420模块的主机地址，主机、从机波特率（4800、9600、19200、38400、57600自由选择），主机、从机设备类型，从机设备数（RPM420模块所带卷绕机PLC数量）。采用软件设定通讯参数的方式提高了系统可靠性，便于操作和管理。新型化纤纺丝上位机系统软件由我公司自行设计开发，软件整体采用VC++编制，具有完全的自主知识产权。上位机软件采用新型的数据结构和通讯协议，实现了上位机与RPM系列模块及化纤纺丝设备间的高效通讯。在实际应用中系统运行稳定，性能可靠，通讯效果良好。

图5 RPM420模块参数配置页面

图6 新旧上位机系统通讯负载能力对照表

图7 新旧上位机系统通讯速度对照表

4 系统应用先进性

RPM系列模块在新型化纤纺丝上位机系统中的应用，使上位机通讯负载能力大大提高，单台上位机通讯负载能力提高了一倍。如图6所示，典型民用丝3热辊项目，单台上位机通讯负载纺位数由36纺位提高到72纺位；典型工业丝8热辊项目，单台上位机通讯负载纺位数由12纺位提高到24纺位。未来经过升级优化，新型化纤纺丝上位机系统通讯负载能力有进一步提升的空间。

在新型化纤纺丝上位机系统通讯负载能力大幅提升的同时，通讯速度大大提高，上位机通讯效果更好。以典型36位3热辊民用丝项目为例，上位机实时数据刷新时间和工艺参数设定时间均提高了数倍，如图7所示。通讯速度的大幅提升为化纤纺丝上位机的数据分析、纺丝管理等功能奠定了坚实基础。

5 结束语

随着化纤纺丝技术的不断发展，提高国产化纤设备技术水平，增强市场竞争力有重要意义。新型化纤纺丝上位机系统，应用我公司自主开发的RPM系列模块，软硬件升级，通讯速度更快，抗干扰能力更强，通讯负载能力更高，在系统性能大幅提升的同时有效降低客户成本。在化纤纺丝现场构建了一种稳定高效的通讯平台，确保化纤纺丝现场生产稳定，经过实践应用，性能稳定，有着良好的社会效益和经济效益。