产品规格模块式包装说明全新
6ES7211-0BA23-0XB0品质好货
自动化系统控制的应用具有多面性，区别仅仅是需求不同而已。有一种特别的应用是对速度的挑战，比如螺栓紧固。在这里，通过模拟量来传递位置和扭矩的控制信号，并且进行实时的驱动控制。
Stöger 自动化公司, 位于慕尼黑的南部, 专注于螺栓紧固和装配系统的开发。他们新的产品是用于螺栓紧固的设备，这台新式的设备仅仅使用了一台马达进行驱动，并已经在今年的Automatica杂志进行了专门的报道。为了能够好地对螺栓紧固设备进行可视化的控制，他们越来越多地开始采用Sigmatek的产品。“我们已经和Sigamtek合作了2年的时间。而且已经开始进行了一些联合的开发计划。我们希望在我们的产品中今后采用Sigamtek的产品为标准的控制系统。”公司的董事长兼总经理Lorenz Stöger先生如是说。
做出这样至关重要决定的原因就是对高速度的需要。因为能够进行高速模拟测量值的采集和对马达的高速控制是评价螺栓紧固机械的标准。一般来说，完成每个螺栓操作的时间为0.8到1秒钟。减去定位的时间，那么剩下来的旋紧时间仅有0.5到0.6秒。因此，3个模拟参数：“距离”、“角度”和“扭矩”的测量时间就只有4到5ms了。这3个参数对于整个旋紧的过程来说是非常重要的，当开始旋入的时候需要尽可能地高速，而快达到所需的深度或者/以及达到了预设的旋紧扭矩的时候又需要缓慢地旋转并终完成整个过程。
高速的总线连接了控制器和伺服驱动器
这样的高速度是通过转换时间仅需14µs的高速A/D转换模块来保，并且通过内部总线传输到伺服驱动器。同时，控制器和伺服驱动器也通过总线和外部的仪器进行连接。
在这里，短的6 µs访问时间对于终完成执行的时间来说变得至关重要，否则的话可能会让整个的系统反应时间达到数毫秒。以前的控制系统往往需要近100ms来信号，而无法将这个时间缩短到10ms的级别，尤其是当信号在没有预兆的情况下到来时，这就意味着在程序执行的时候可能没有办法处理这些信号。
一台Sigmatek的C-IPC工业控制计算机成为这套系统的处理单元，通过内置的端口和一排I/O模块相连接，这其中包括了一个模拟信号的模块。在这套方案中，模拟模块的准确性取决于控制系统的时钟精度。也就是说CPU(C-IPC)发送出系统时钟信号，而所有的I/O模块则在接收到之后进行自动同步。因此这些模块“知道”下一次的CPU脉冲信号会在什么时候到来，以及CPU会在什么时候发送和接收数据。所以在这个系统中的每一个模块都能保证在CPU需要的时间作好准备，并将所有的模拟信号都已经转换完毕。从而，所有外围设备发送到控制系统的信号实际延迟时间是零。所有这些发生的事情都是自动地进行处理的，而在编程的时候去特别地考虑它。
这台作为控制的紧凑型工业PC通过DVI接口和带有触摸屏的液晶显示器相连接。同时通过CAN-Bus连接外围的控制阀。同时，PC的固有结构也让它带有了以太网卡和USB接口。在远程控制方面则可以通过Modem和串行通讯口来进行。
一种控制理念
Stöger自动化公司设定了一种新的控制理念，即机械的控制系统硬件除了在显示部分会根据型号不一而有所不同之外，其余部分都一样。这套控制系统的基础结构为16路数字输入输出，用于小的基础型设备上。而扩展的I/O模块则可以根据需要再进行添加。Stöger公司的技术人员说：“这一点对我们来说很重要，我们现在能够从一家供应商那里得到我们所需要的所有控制系统。这样做的好处在于可以一直使用相同的编程语言。我们能够反用已经编写成熟的程序段，不论是小的系统还是庞大的控制单元。”
Helmut Fritz先生，Sigmatek公司德国区经理，解释道：“C-DIAS系列产品线的可升级性仅仅会体现在CPU上。在Sigamtek，没有小、中或者大型系统之间没有性能上的差异，也没有指令集的区别。各套系统之间的不同仅仅在于存储空间和内存的大小不同，接口的数量多少而已。所以在软件的执行方面，各个系统的性能是一致的。”
另外一个的特点是编程语言。LASAL是一套基于Client-Server技术，且符合IEC 61131-3标准的的编程工具。这套软件采用语言编程，且具备面向对象的开发环境。由于程序中不关联硬件地址，所以保证了程序段可以被任意地重复使用。一个典型的例子就是电机驱动的控制：对于控制器来说，马达驱动的种类是无关紧要的。不论是普通的马达还是伺服驱动器，只要它具备一个10V的信号接口就可以了。对于软件来说，只需要关心的设定参数就可以了。所以，只要你需要，那么就可以交换和复制整段的马达驱动程序，而不需要去关心它是如何来实现控制结果的。Sigamtek公司看到，也许在不久的将来，越来越多的开发人员将会在大学中接受这种面向对象的编程培训。
Stöger Automation GmbH公司的总经理Lorenz Stöger先生衡量性价比的时候说：“以前我们采用的控制系统比较廉价，但是性能并不好，老系统处理模拟信号的速度非常缓慢。在开展了次的联合开发计划之后，我便认识到我们可以从Sigmatek获得的产品价格不算高，但是所具备的性能则是可以和哪些为昂贵的系统相。此外，对我们来说可以设定地址可视化技术也是非常不错的。同时要知道，我们自己也并不是在任何领域都是的，Sigmatek是个能够提供服务的自动化控制系统合作伙伴。”
Cottbus 接到了同样在当地的Rapid Maschinenbau 的订单，任务是要开发一套自动控制解决方案，该方案不是用来豪华车的生产而是作为办公楼的光线挡板控制。总体来说，56 块4 到4.5 米宽的窗帘与房屋成90 度打开和关闭。安装和调试不是Jank 实施的，所以找到一个作为运行先决条件的方案非常重要。而且任何以后用户的改要求同样可以很容易遥控实现。原来设计的用继电器实现的方案被证明技术上行不通，只有使用LOGO！才能达到满意的效果。
技术实施
56 块窗帘的运动由112 台交互式电机控制，挡板两面都可以用。总体来看，需要21 块设计好的LOGO！230RC 模块连接到LOGO！DM8 230R。每个LOGO！模块负责两到三块窗帘。在控制根据天气情况发出命令后，模块控制和监测两个驱动电机的同步运行直到它们到达各自的终位置，以及锁定电机的反向开关。发生故障的情况下也会停止运行。紧接着故障信息只有在该故障类型在控制器中存储了对应故障的情况下才会发给控制；这也包括了两台电机的不平稳启动。当所谓可忽略的故障比如因为结冰引起的堵塞发生时，接下来的过程将覆盖故障信息。可以对不发送到控制的故障的序号进行设置。由于三个数字LOGO！输出对于电机控制已经足够，继电器不再需要，因此有限的开关柜空间得到有效利用。
方案灵活并且全世界可用
21 个模块的解决方案意味着每个窗帘可以立打开和关闭。对一些特殊部位，要防止发生任何故障，以免系统失效。如果用户在以后的时间里认为要进行一些改动或者增加功能，可以通过黄色的程序模块来对系统进行改。这一过程不需要软件，对LOGO！有基本的了解就足够了。这同样适用于逻辑模块发生故障的情况。模块可以从英国的电子器件批发商那里获得，而且程序可以用黄色模块来快速复制。为了防止三方对程序进行修改，模块提供了密码保护。事实表明运行没有出现故障，并且让用户满意。
工艺及控制功能介绍
4.1 原煤储运系统
该系统包括受料斗A、受料斗B、振动给煤机A、振动给煤机B、电磁除铁器、皮带机、大倾角皮带机、振动筛，主要负责向原煤仓上煤，操作人员根据原煤仓需煤量的情况开启设备：依次启动振动筛、大倾角皮带机、皮带机、电磁除铁器、振动给煤机A 或振动给煤机B,设备停止顺序与启动顺序相反。
4.2 烟气炉系统
4.2.1 工艺介绍
该系统为制粉系统提供干燥原煤和输送煤粉的干燥气，干燥气为烟气炉燃烧煤气产生的热气体。为了保证磨煤系统所需的一次风量31 000～53 800 Nm3/h，入口温度180～250℃的混合干燥气。热空气，经一台主引风机吸送至磨煤机用以干燥原煤和输送煤粉。为了保证磨煤系统所需的一定温度、一定流量的一次混合干燥气，使出口温度处于规定值内，并通过磨煤机出口温度变化情况进一步控制和调节磨煤机入口的一次风调节阀、掺冷风调节阀的开度。
4.2.2 控制功能
① 当高炉煤气压力高定值或低定值时，由操作人员计算机手动调节阀门开度；
② 冷空气调节系统，根据中速磨所需热风的温度的高低混兑冷空气，由操作人员计算机调节阀门开度。
4.3 制粉系统
4.3.1 工艺介绍
制粉系统主要包括埋刮板机系统、磨煤机系统、稀油站系统、液压站系统、主引风机系统、布袋收粉器系统。其中埋刮板机可以从上位机控制，也可以从设备带来的PC 控制。
4.3.2 控制功能介绍
① 入磨一次风量调节：由操作人员根据实际观察的结果，手动调节相应阀的开度。
② 开车顺序：开主引风机→开布袋收尘器→开磨煤机（操作回路动作）→开给煤机，停车顺序与开车顺序相反。
4.4 喷吹系统
4.4.1 工艺介绍
喷吹系统主要是及时向高炉输送煤粉，每座高炉都设计有两个喷吹罐，细煤粉利用自重从煤粉仓落到喷吹罐中，并用空气充压。当一个喷吹罐装满煤粉并充压到压力设定值后，即准备喷煤（作为待用罐）；当另一个正在喷吹的喷吹罐（操作罐）一旦喷空时，待用罐就与煤粉输送管道接通，在一个短暂的过渡时间后，喷空的操作罐开始卸压，装煤粉和再充压的另一个循环。
4.4.2 控制功能介绍
生产过程中重要的参数均能随时进行调节，通过PID 回路控制，使之维持在设定值左右，所有的PID 回路都可以进行PV 跟踪，无扰动切换。所有进行监视和调节的参数，我们均可在工艺画面中显示出来，使操作人员易于观察和调节。调节回路有三种工作方式：自动，半自动和手动。
自动：由 PLC 自动调节阀门开度
半自动：由操作人员直接在画面上调节阀门开度
手动：由操作人员用手操器操作阀门开度，画面上跟踪此阀门开度
4.4.2.1 喷吹罐罐压自动调节
为了保证喷吹量的稳定，须保持喷吹罐内压力的稳定。通过调节补压调节阀的开度可保持罐压在设定值。补压设定值在罐压调节画面设定，与罐压实测值比较运算后输出补压调节阀的开度。系统调节回路及相应的自动程序框图分别如图2 和图3 所示。
图2 罐压调节回路
图3 喷吹罐罐压自控程序框图
4.2.2 喷吹量控制
在一定的喷吹压力下稳定流化氮气量，压缩空气补气量的变化改变输煤阻力和固气比，此功能只需人工设定喷吹率设定值和罐压，喷吹率调节是通过调节补气调节阀来调节，补气调节阀根据采样数据，将设定喷吹率与实际喷吹率相比较，当设定值〉实际值时，将阀位开大，当设定值〈实际值时，将阀位开小。计算机自动时，补气调节阀的开度小限制为8℅；计算机手动时，程序上无此限制，但操作时不应小于此值。
1.引言：
随着科技的飞速发展，纺织机械设备制造业也迎来了性的发展，当前纺机设备的发展特点主要体现在：触摸式人机界面（HMI），可编程逻辑控制器（PLC）以及各种气动控制元件的广泛应用；目前不断提高纺机设备的自动化程度以减轻操作者的劳动强度和提高纺织厂的生产效率成为纺织机械生产厂家的一个重要的研发设计宗旨。而自动化动作的实现则普遍需要通过用PLC来控制电磁阀以及气缸等执行部件来实现。条并卷联合机是前纺中精梳准备工艺中生产效率的一种设备，HXFA368型条并卷联合机的自动化动作的实现需要通过压缩空气驱动气缸来实现，而压缩空气则是由PLC控制电磁阀来实现控制的。HXFA368型条并卷联合机采用了亚德客的电磁阀和气缸等气动元件来实现自动动作的执行。
2.应用设计
2.1 HXFA368型条并卷联合机的气动控制系统概述
一个典型的气动系统是由方向控制阀、气动执行元件、各种气动辅助元件及气源净化元件所组成。 HXFA368型条并卷联合机选用亚德客的电磁阀、气缸、压力表以及管接头做为标准配置，主气源进气处先通过三连件后再进入主气路，各个电磁阀用来作为相应动作单元上压缩空气通断的控制，电磁阀则由PLC控制器来实现逻辑上的控制，气缸的选用根据具体机械动作的实现来确定，气缸运动的速度根据相应的节流阀来进行调节
2.2 HXFA368型条并卷联合机的动作流程概述
HXFA368型条并卷联合机的部分动作流程图：
HXFA368型条并卷联合机部分动作流程图
HXFA368型条并卷联合机在当设定的棉网长度到时主电机转为低速，电磁离合器分、扯断棉网，主电机停，此时棉架快速上升，上升到位时打开夹盘，棉架暂停在位，开前门，前门打开后推棉卷，棉卷推出后推卷机构返回，推卷机构返回后关闭前门，前门关闭后棉卷架快速下降到位，然后再进入上空管的步骤；棉卷推出后执行翻棉卷到小车的动作，翻棉卷机构返回后小车前进一步，推小车机构返回。
HXFA368型条并卷联合机各种动作的实现均是通过气动执行元件来实现的，在气动控制系统中将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋动的元件，称为气动执行元件。在条并卷联合机中是采用电磁阀来控制气缸来执行动作的，而电磁阀的动作则由PLC来控制，在本设备的控制系统中采用了中达电通有限公司的DVP60ES型PLC来控制整个系统工作；电磁阀及气缸则均选用亚德客有限公司的产品。
2.3 HXFA368型条并卷联合机的自动动作的实现
HXFA368型条并卷联合机具电一体化程度较高的特点，其主动力由11KW的变频电机通过变频来实现变频调速控制，各个分步动作的实现主要由电磁阀控制压缩空气驱动气缸来实现动作控制，上下空管、翻棉卷、棉卷支架上升下降、推棉卷、小车前进、前防护门开合、空管仓落空管以及送空管机构上升下降等动作都对应着相应的电磁阀和气缸，而整个动作的协调运作则有PLC控制器来实现控制功能，在此只做一个简单的概述。
2.4控制电磁阀的PLC程序设计概述
HXFA368型条并卷联合机上的各种自动动作的实现是通过用PLC控制电磁阀来实现的，下面是一段对部分动作进行控制的步进程序。
在程序中：
S41是“送空管上升”过程的控制，X17 是送空管机构上升限位位置检测点，X30是棉卷夹盘左合到位检测点，X31是棉卷夹盘右合到位检测点，M131继电器是实现对送空管机构上升动作的过程控制，程序中行的指令是在S41步进程序步的控制中当送空管机构没有上升到上升限位点而且左右夹盘均没有处于闭合状态的条件下执行送空管机构上升的动作。程序中二行的M132继电器实现对送空管机构下降的控制，二行的指令是在S41步进程序步的控制中当送空管机构已上升到上升限位点时实现对送空管机构下降的控制。三行程序的指令是当送空管机构已上升到上升限位点时程序进入S42步进程序段即夹盘上升1mm步进段。
S42是“夹盘上升1mm”过程的控制，X16是送空管机构下降限位位置检测点，四行程序实现的指令是当送空管机构复位时将送空管机构下降的动作复位；五行程序实现的指令是通过Y7来控制相应的电磁阀以便实现棉卷夹盘上升1mm的控制；六行中的X33是棉卷支架上升1mm和下降限位的检测点，六行实现的指令是棉卷夹盘上升1mm后进入S43步进程序段。
S43是“上升1mm后夹空管”过程的控制，七行中的M129继电器实现松开棉卷夹盘的控制功能，七行实现的指令是对松开棉卷夹盘动作进行复位。八行中的M124继电器实现的是闭合棉卷夹盘的控制功能，本行的指令实现的是实现控制闭合棉卷夹盘的命令；九行实现的指令是当左右棉卷夹盘闭合时进入S44步进程序段。
S44是“棉卷支架上升、落空管”过程的控制，在十行的程序中M513继电器实现的是运行状态下棉卷支架保持的的控制功能；十一行中的M134继电器实现的是空管仓落空管命令；十三行执行的是延时2秒后翻空管命令。十四行中X25是弹簧板处空管检测点，本行指令执行的命令是弹簧板处有空管时进入S45程序步进段。
S45是“换卷后启动”过程的控制，十五行执行的是启动低速运行控制指令。
PLC通过对各个自动动作的限位点的检测来实现对各个汽缸动作执行的协调，气缸是通过电磁阀控制的压缩空气来驱动的，具体动作执行的是否到位是通过传感器的检测来确定的。汽缸的运行速度则是通过调节节流阀来实现调节的。
2.4控制电磁阀的人机界面程序设计概述
在HXFA368型条并卷联合机上为了便捷的实现对各种自动动作的分立调试在此应用了台达DOP-AE10THTD型人机界面。通过人机界面可以方便的实现操作人员对各个电磁阀的实时控制，大大的方便了对各个自动动作的调试。
2.4.1 HXFA368型条并卷联合机上通过人机界面控制和调试电磁阀执行动作的界面设计。
在此界面中通过对打开棉卷夹盘，推棉卷，翻空管一次等触摸键的操作可以实现对相应电磁阀的控制，电磁阀通过对压缩空气的控制来实现压缩空气对气缸活塞的驱动进而实现相应的汽缸动作。在设备的调试过程中调试人员先通过调试设定界面中的触摸键来控制单步动作的执行，然后根据实际操作的需要来调整节流阀，以此实现对气缸运行速度的调节。
3. HXFA368型条并卷联合机气动控制系统中常见故障及解决方法
3.1电磁阀故障
电磁阀做为一种执行元件受控于PLC控制器，由于棉纺织设备长时间处于24小时运作状态电磁阀长期动作易造成电磁阀吸合不到位或者损坏两种情况，电磁阀吸合不到位在HXFA368型条并卷联合机上体现出来的状态是间歇性动作故障，进而引起设备间歇性故障停车，在此种状况下当对单个电磁阀又不好判断出阀体埙坏，需要根据具体情况进行综合判断；在电磁阀埙坏的情况下体现出来的故障情况是某个动作不执行，在此情况下可以根据实际情况换相应的电磁阀来解决问题。
3.2传感器故障
在设备自动动作执行的过程中需要用传感器对气缸动作的执行进行限位检测以便PLC对设备的自动动作进行逻辑上的协调控制，检测传感器的选用一般有磁感应传感器和接近开关两种类型，检测传感器一旦损坏就会导致自动动作停留在某个动作位停止而不继续往下执行下一步动作。遇到这种故障情况时就应当根据自动动作执行的情况来查找个并换相应受损的传感器。
3.3气缸故障
作为一种重要的执行部件气缸通常会因为长时间的运作而导致气缸内部的活塞出现漏气现象，这种故障情况下气缸所表现出的现象是在压缩空气送入气缸后气缸不动作或者动作力度及行程达不到相应的要求，遇到这种情况时就应当对损坏的气缸进行维修或者换气缸。
4 结论语
HXFA368型条并卷联合机是一种自动化程度比较高的棉纺织设备，该设备是为棉纺织企业前纺工段中的精梳工序做准备的一种能棉纺设备，该型纺机设备经过多年来的改进提升总体性能和效率已经可以替代国外同类纺机设备如瑞士立达公司生产的E32型和E35型条并卷联合机，而其价位却仅为后者的三分之一左右，为国家节约了大量外汇。目前HXFA368型条并卷联合机已经广泛的应用在山东、河北、河南、陕西、甘肃以及湖南等多数棉纺织企业，其优良的性能已经得到了棉纺织企业用户的。
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