西门子模块6ES7214-1AD23-0XB8诚信合作

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1 引言

在塑料、印染以及造纸纺织等业生产中，往往具有很多个同步传动单机，每个机组都有各自立的拖动系统。与此同时，又要求各单元间被加工物（布匹、纸张等）的运行线速度能够步调一致，即实现同步运动。造纸设备虽然种类繁多，传动结构也各异，但从系统组成来看都是由压榨、烘干、压光、卷取等几个部分组成，各部分都有电机驱动。造纸工艺要求：设备传动时应保证纸在各部分传送时具有恒定的速度及恒定的张紧度。目前造纸设备实现这个要求的控制方案是变频调速，而对变频器的控制主要有两类：一类是PLC控制，另一类是IPC机或工控机控制［1］［2］。本文采用PLC控制来实现造纸机的同步传动。

2 造纸机同步传动系统

2.1 造纸生产线控制要求分析

造纸生产线操作台的面板图。由于该系统由多个单元组成，各单元要求保持同步，从而构成同步传动控制系统。对同步控制的要求：

（1） 统调：各单元要能够同时升速和降速。统调是根据主指令单元（通常是一单元）对转速的要求来进行调节的。

（2） 局部微调：当操作人员发现某单元的速度不同步时，可以进行微调（人工干预）。微调时，该单元以后的各单元的转速同时升速或降速，而不必逐个的进行。

（3） 单微调：在检修和调试阶段，或者遇到特殊情况，又能够对每个单元进行单的微调。

设该生产线由四个单元组成，各个单元的运行情况可以由各自的线速表直观的显示出来。

2.2 同步运行

（1） 当进行统调操作时，将单/统调开关切换到统的位置，通过统调按钮的增/减对四个单元进行同步控制;

（2） 当发现某单元的速度不同步时，可以进行同步微调，例如：当2单元需要调节时，则2～4单元则同时升速或降速;

（3） 当由于某种原因，某个个别单元速度跟不上时，这时需要进行绷紧。对于造纸系统来说，需要按下绷紧按钮，使其速度短暂提升一小段时间，达到绷紧效果。

为了便于操作人员直观的了解系统运行情况，各个操作均有相应的指示灯显示。

2.3 造纸机同步传动控制原理

（1） 变频器的启停

以＃1单元的变频器控制图为例，SA13为变频器的启动开关，当SA13接通时，运行指示灯LA11亮，停止指示灯LA12灭，此时变频器处于运行状态;当按下变频器停止按钮SA12时，线圈KA13失电，变频器停止运行。

（2） 统/单调控制

统/单调开关SA11置于统调位置，此时，线圈KA12接通，生产系统处于统调状态，通过同步器，可以使＃1～＃4同时进行升速和降速调整。当拨到单调位置时，线圈KA12失电，同时线圈KA11通电，进入同步微调状态。这时可以调整该变频器及其以下的单元。

（3） 绷紧

当常开开关SA14闭合，此时线圈KA14通电，此时变频器会从外部得到一个瞬间稍高电压，控制该单元转速提升到正常水平;断开SA14，恢复的统调状态。

2.4 造纸机同步传动系统的PLC控制

采用欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D对该造纸机同步系统进行改造［3］［4］，选择两个数字信号输入端X1和X2，通过功能预置，作为升速和降速之用，同时，把绷紧功能整合到各单元的单微调;

（1） 控制原理

变频器VFD-1至变频器VFD-4的FWD端在得到输入信号时，启动;失去信号时，停止;变频器VFD-1的X1端子在统调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速和单调降速时得到信号; 变频器VFD-2的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速和单调降速时得到信号;变频器VFD-3的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速、3～4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速、3～4单元同步微调降速和单调降速时得到信号;变频器VFD-4的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速、3～4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速、3～4单元同步微调降速和单调降速时得到信号。

（2） I/O分配

该型号PLC的输入端的I/O地址为：00000-00915;输出端的I/O为：01000-01915。

3 结束语

根据以上的设计，我们采用了欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D、台达VED-B变频器和SCD同步器进行了造纸机同步系统的试验。在运行中效果良好，充分显示出其功能较强、构造简单、便于维护和检修、性高等待点，达到了预期目的，具有广阔的应用空间

1 引言

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。

2. 硬件电路

2.1 主电路

主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。

2.2 PLC控制电路

选用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。

2.3 电流、速度双闭环电路

采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。

2.4 位移控制电路

电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经世式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移

h=SI

式中 I——累计脉冲数

S——脉冲当量

S = lpD / （pr） （1）

本系统采用的减速机，其减速比l = 1/32，曳引轮直径D = 580mm，电机额定转速ned = 1450r/min，旋转编码器每转对应的脉冲数p = 1024，PG卡分频比r = 1/18，代入式（1）得

S = 1.0mm / 脉冲

3 程序设计

利用变频器PG卡输出端（TA2.1）将脉冲信号引入PLC的高速计数输入端0000，构成位置反馈。高速计数器（CNT47）累加的脉冲数反映电梯的位置。高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离、换速点、平层电和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在±1个脉冲当量范围。在考虑减速机齿轮啮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达±5mm内，大大±15mm的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求。电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置信号等。由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连线，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数、快速换速、中速换速、门区和平层信号5个子程序进行介绍。

3.1 楼层计数

本设计采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06 ~ DM21。

楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。

运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

3.2 快速换速

当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。

中速换速与快速换速判断方法类似，不再重复。

3.3 门区信号

当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。

平层信号与区信号判断方法类似，不再重复。

3.4 脉冲信号故障检测

脉冲信号的准确采集和传输在本系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。

数据存储单元DM01为快速换速距离脉冲数，DM30为楼层间距脉冲数，DM31为快速换速点对应的脉冲数，DM34为高速换速比较区间下限，DM35为高速换速比较区间上限，HR01为快速换速点开始信号，1507为快速运行信号，1700为选层信号，0010为零速信号，0503为快速换速输出信号。

以上行为例，DM31快速换速点对应的脉冲数是楼层间距DM30与快速换速举例DM01之差；DM31和DM30的值分别赋给DM34和DM35。运行时高速计数器不断累加脉冲数，每个扫描周期计数器的值与DM34 ~ DM35区段进行比较。当其值进入DM34与DM35区段时，HR01置位，表示进入快速换速区间；若此时有选层信号且电梯为快速运行，则发快速换速信号（0503置ON）。

4 结论

本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。

在实验室调试的基础上，采用上述方法，实地对两台17层电梯进行改造，经有关部门检测和近一年的实际运行表明，系统运行，乘坐舒适，故障率大为降低，平层精度在±5mm以内，了良好的运行效果。

1 引言

在科学技术日新月异的当今时代，为满足现代人对商品包装精美化的要求，对包装印刷生产线的位置跟踪的度要求越来越高。将各类技术以群体综合应用方式应用于包装线上，以谋求实现包装印刷生产线高自动化、能已迫在眉捷。而全数字化交-直-交交流变频伺服驱动器MSD0421A控制精度高、响应速度快、抗干扰性强，将它与PLC一起应用于包装线上形成闭环位置控制器有非常重要的意义。它解决了包装印刷上靠人工进行初始定位难，定位误差大，动态调节慢，传动中易错位，套色较困难等许多问题。

2 MSD系列全数字式交流伺服系统的特点、操作

我们使用日本松下变频器是数字调速系统，采用了的数字信号处理器（DSP芯片），硬件标准化，通用化，是一个多微处理器全数字化的闭环控制系统。系统软件中有操作系统、、监视、诊断及标准功能模块子程序等。在应用中采用图形编程语言，根据不同的传动系统结构，把系统所需要的模块调出并组接起来，就构成一个的传动系统。实际上它一种实时控制系统的可编程控制器，由于用微处理器作为控制系统的部件，不仅可以按照各种控制思想及数学模型进行在线地快速计算与控制， 而且还有监视、显示、保护、故障自诊断及自复原等功能。

2.1 特点

MSD全数字式变频器功能强大，适用于位置控制器，它有38个参数设置，6种控制方式，其中脉冲串位置控制为特。因为它使用一定频率的脉冲信号作为代表位置命令的输入信号，在复杂的工作现场中，它比模拟速度输入信号精度高，抗干扰性强。

（1） MSD系列具有各种参数可以用来调节系统的特性和功能， 正确设定这些参数， 可以使系统获得的运动状态。

（2） 监视功能， 如偏差脉冲数监视、电动机转速监视、电动机转矩监视。

（3） 显示CNI/F的输入/输出控制信号状态。

（4） 显示故障原因及历史。

（5） MSD系列内部的动态制动可用于紧停。

（6） 保护功能， 如：过压保护、过流保护、过速保护等。

（7） 由计算机对MSD进行监视和操作。通过RS232C串行接口， 可将计算机与MSD相连， 并且由计算机对MSD进行控制和操作， 用户可以通过计算机对所连的MSD进行参数设置和修改， 也可以通过计算机的CRT来监视MSD的工作情况。

2.2 脉冲串位置控制误差的操作

（1） 试运行时电机轴上不加负载，由于电机加减速有冲突，固定电机。

（2） 如果用带制动器的电机则先释放制动器。

（3） 在没有加主电源前， 先加DC12~24V电压。

（4） 加主电源到驱动器。

（5） 当SERVO-ON时， 电机就处于待运行状态。

（6） 在位置控制方式时， 使偏差计数器零信号CL释放，使脉冲指令禁止信号INH释放， 电机就处于SERVO-LOCK状态。

（7） 置参数NO.02为零， 此方式是位置（脉冲串）控制方式。

（8） 设置参数NO.29为参数值， 电机转速正比于输入脉冲频率f×P25/P26×P27=2500×4×n/60。

3 包装印刷自动套色原理

套印出现误差有诸多原因，例如导辊和压辊的平行度转动不灵活，运动平衡不良，张力的波动，印料厚薄不均，印料热变形及印版辊的直径误差等，这种套印偏差在性质上是连续变化的，而偏差量也不是定量［4》。所以不断地监视套印误差并及时加以修正，人工套色时通常由印刷工肉眼观察套印误差，凭经验手动调节修正辊的移动来补偿套印误差，因而大大限制了印刷速度及套色精度，而采用自动套色系统则可以提高印刷速度和套色精度。

印刷机由开卷机运行依次经过各印元，进行各色的印刷和烘干，由收卷机进行收卷。每色印刷都会在印料的边缘印上以供套色用的色标，每个相邻颜色的标志线在套印时应相互平行，垂直（纵向）相距20mm。图1中，光电扫描头S1检测由1单元和2单元印出的色标。如果相邻两色标间隙不等于20mm，则说明套印出现了偏差，偏差经微处理器进行运算，输出控制信号以驱动执行机构，使相应的套色修正辊上下移动来延长或缩短印料上一单元印刷版辊到该单元印刷版辊的行程来动态修正。各单元印刷套色以单元印出的色标为基础。

4 套色自动化系统简介与方案设计

本系统由一台PC机， S7-200CPU214/EDC可编程控制器， MSD变频伺服系统组成控制，

控制原理：整个传动系统由初轴头安装一台旋转编码器，随着传动系统的运转，编码器产生连续的脉冲信号，即每转一周发出n个脉冲，根据辊子周长可换算出20mm相当于多少个脉冲，此脉冲信号作为输入给定信号，通过PLC的I0.6口送到高速计数器HSC1中。每个色辊上装一台色标传感器，它可以检测到印品边缘上的色标，然后把检测到的印品上的色标信号转化为电脉冲信号，通过联接到PLC的输入端I1.0反馈到高速计数器HSC1的Reset中， PC机与PLC通过RS-485接口进行异步串行通信，PC机从PLC中读取这些数据和状态信号， 由软件进行比较分析、运算、逻辑判断后， 向PLC发出控制指令和数据，对执行机构输出控制量， 调节色辊的相对位置， 印刷错位。

在整套印刷中，一般采用改变印版滚角的转动角度以达到调整印刷位置的目的。

检测装置为色标传感器， 它把到的色标信号转化为电脉冲送到PLC中， 执行机构是交流伺服系统， 它由PLC直接驱动， 不需要任何外围电路。PLC把检测到的信号与存贮器预先测定好的标准值相比较得到偏差值，然后按运算规律根据脉冲偏差数算出该发出多少个脉冲。

5 软件设计

本系统的软件包括主程序、初始化对零程序、计数子程序、集成脉冲输出子程序。

5.1 初初始化对零处理

如图4所示，初始化对零程序的任务是使系统一合电源，包装印刷机就自动地对某个给定值进行跟踪而减少错位。当编码器的回0脉冲一到就起动高速计数器，PLC一旦检测到色标信号就立即读取计数值送入存贮器中。

5.2 计数子程序

把高速计数器HSC1的控制字节SMB47置为16#FC，其含义为：正方向计数，可新预置值（PV），可新当前值（CV），HSC1。

然后，用指令HDEF把高速计数器HSC1置成工作模式1，即只有复位没有起始输入，也没有方向选择。当前值SMD48复位为0，预置值SMD52置成FFFF（16进制）。当色标传感器的色标脉冲信号输入到PLC的I1.0就引起中断，读取计数器当前值。用指令HSC1启动高速计数器。

5.3 集成脉冲输出子程序

CPU214/DC有两个脉冲输出，可以用来控制交流驱动器的脉冲。

（1） 起动电机的三个条件

（a） 按“START”（起动）按钮，在输入端I1.0产生脉冲上升沿（从0到1）

（b） 无联锁，即联锁标志M0.2=0

（c） 电机处于停止状态，即操作标志M0.1=0

如果同时具备上述3个条件，则将M0.1置位，控制时执行PLSO指令，在输出端Q0.0输出脉冲，其他预先具备的条件，已经在扫描（SM0.1=1）设置，主要是脉冲输出功能的基本数据，例如时基、周期和脉冲数。

（2） 停止电机：停止电机的两个条件

（a） 按“STOP”（停止）按钮， 在输入端I1.1产生脉冲上升沿（从0到1）

（b） 电机处于运转状态，即操作标志M0.1=1

如果同时具备上述2个条件，则将标志M0.1复位，并中断输出端Q0.0的脉冲输出。

（3） 联锁

为保护人员和设备的， 在按“STOP”按钮（I1.1）之后，规定驱动器联锁，将联锁标志M0.2置位，立即关断驱动器， 只有在M0.2复位后，才能重新起动电机。当“STOP”按钮松开后， 为防止电机的意外起动， 只有在“START”按钮和“STOP”按钮（I1.1）都松开后，才能将M0.2复位，如要再次起动电机，则再发出一个起动信号。

5.4 主程序

当系统投入工作时，主程序的任务就是根据PLC把随机读到的计数值与标准值相比较，而得到的偏差值，调节电机正转或反转。

6 结束语

在包装印刷系统中我国与国外水平存在明显差距，国内大多数生产线都采用进口设备。我们采用了全数字式变频器驱动交流伺服电机作为校正装置。由于它采用的是脉冲串位置控制方式，它可以利用PLC高速计数器与集成脉冲输出功能。通过实验检测，该套装置控制精度高，动态响应快

1 引言

程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产居国内，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。

九十年代以来，变频传动技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便等优点，已取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现传统的继电器控制不能实现的许多功能。PLC与变频器的系统集成自动化已成为产品设计时的解决方案。RS485通讯只需用两根线，且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。

2 工艺过程简述

研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速正常值时，就停车报警；料盘除设有转速外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。

3 系统硬件设计

3.1 单自动化平台

艾默生CT的EC10系列小型PLC因其运行速度快、通讯组网能力强、编程灵活、模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定，钢球研球机成为钢球研球机PLC的自动化平台。根据工程经验，爱默生EV1000系列变频器故障率能低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能较好满足钢球加工设备的多样化的使用环境，可以实现单同平台技术集成，也成为项目设计的。由此项目通过选用爱默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器，达到了单一自动化平台技术集成，例如EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行控制。

3.2 电气原理设计

系统主电机电气原理（料盘电机控制与主电机同）如图1所示。为了用户调速及监控运行速度，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。主令按钮线直接接于PLC的开关量输入点上。PLC——变频器对电机的启动、停止、点动功能采用通讯控制方式，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样少占用PLC的输出点，也用接触器控制，降低了机床的成本。EV1000的RS485口直接端子连接，为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器QF实现反时限热保护。

4 系统软件设计

EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，选择做静止自整定，然后对操作频率，操作频率， JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定。针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定。为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。

通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，１为COM1通道（EC10只支持通道1），１为通讯地址，其值预先设定，与变频器通讯地址一致，“”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。

5 结束语

该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线少，提高了产品的性。所选艾默生CT变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作，尚未出现故障，具有很高的性价比。