深圳西门子授权代理商交换机供应商

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1 引言
气箱式脉冲袋收尘器是具有二十世纪九十年代水平的收尘器。它综合了分室反吹清灰和喷吹脉冲清灰等各类袋式收尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度不够、喷吹脉冲清灰与过滤同时进行等缺点。本文介绍基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC控制的气箱式脉冲袋收尘器的应用实例。
2 气箱式脉冲袋收尘器的工作原理
国内某水泥厂有一套气箱式脉冲袋收尘器。该收尘器共有9个分室，其中每个分室有1个提升阀和1个脉冲阀，共计18个控制阀。这些控制阀的分类如表1所示，接线图如图1所示。下面介绍控制阀的工作原理。
进行分组。18个控制阀被分为A和B两个阀组，控制阀YV1～YV10组成阀组A，控制阀YV11～YV18组成阀组B，通过阀组选通继电器KA6来进行阀组A或阀组B的选通控制。
然后进行分类。18个控制阀是由提升阀和脉冲阀等两类控制阀所组成，每类控制阀各有9个。通过脉冲阀选通继电器KA7来进行脉冲阀的选通控制。
例如，如果阀组选通继电器KA6吸合，分室1选通继电器KA1也吸合，那么提升阀YV1动作，而脉冲阀YV2不动作。如果此时脉冲阀选通继电器KA7也吸合，则脉冲阀YV2也动作，实现分室1的清灰动作。其它分室的动作与分室1类似。
表1 气箱式脉冲袋收尘器控制阀的分类

图1 气箱式脉冲袋收尘器控制阀的接线图

3 PLC控制系统硬件设计
该系统以前采用单片机进行集中控制，分室的清吹时间和喷吹脉冲依靠时间继电器来进行设定和修改。单片机程序的可读性差，系统不易维护，程序改复杂。而且由于单片机控制系统的性和抗干扰能力较差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。我们对运行环境进行了现场考察和反复研究，在性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，采用、实用、的PLC对多个分室进行集中控制，提出了基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的控制系统改造方案。
根据图1所示气箱式脉冲袋收尘器控制阀的接线图，通过对阀组和阀类的选通来控制某一个阀，因此，PLC控制系统只需使用7个开关量输出点就可以控制18个阀。此外，PLC控制系统至少需要自动起动和过载保护等2个开关量输入信号。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量I/O的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点，满足系统要求。系统的I/O点分配如表2所示，PLC外部接线如图2所示。
表2 PLC控制系统的I/O点分配

图2 气箱式脉冲袋收尘器PLC外部接线图

4 PLC控制系统软件功能
改造后的PLC控制系统有手动和自动两种运行方式。
4.1 手动运行方式
当PLC检修或系统其它环节出现故障时，可以将控制系统随时切换为手动运行方式，通过手动转换开关、按钮和继电器等对收尘器进行控制。手动运行时，阀组的选择如图2所示，将手动/自动转换开关SA0扳到手动位置，通过阀组选通转换开关SA6选择要清灰的阀组。然后通过分室手动选通转换开关SA1～SA5选择分室1至分室9的提升阀，如图1所示。通过脉冲阀手动选通点动按钮SB1选择分室1至分室9的脉冲阀，如图2所示。
4.1 自动运行方式
如图2所示，将手动/自动转换开关SA0扳到自动位置，则PLC控制系统根据预先编好的控制程序，自动控制相关设备的运行。当控制系统给出自动运行的信号后，过载保护开关FR1用来自动检测系统的负载情况。如果系统发生过载，则禁止系统运行，并发出报警信号。如果没有发出报警信号，则系统延时5秒钟后进入自动运行状态。
分室1的提升阀1关闭（Q0.0和Q0.5输出）。2秒钟后，分室1的脉冲阀1动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室1的脉冲阀1停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室1的提升阀1打开（Q0.0和Q0.5停止输出）。
分室1动作结束后，延时5秒钟，分室2动作。
分室2的提升阀2关闭（Q0.1和Q0.5输出）。2秒钟后，分室2的脉冲阀2动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室2的脉冲阀2停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室2的提升阀2打开（Q0.1和Q0.5停止输出），
以此类推，直至分室9清灰结束，完成一个循环。下一个循环又从分室1开始清灰。如此循环执行清灰过程。

5 PLC控制系统的优点
气箱式脉冲袋收尘器控制系统的改造选用和利时公司的小型一体化PLC取代了原系统中的单片机，较大程度地提高了系统的配置，增加了系统的灵活性，能够好地满足用户的需求。本系统有以下优点。
（1）连锁与保护
在系统中，相关设备的运行要求具有一定的连锁关系和时间顺序，这些功能由PLC的连锁程序完成，从而保证了系统的运行，避免发生堵塞。
（2）灵活性
通过PLC面板的电位器，无须专门工具，也无须知识，一般操作人员可以方便地设定清灰的时间间隔。利用PLC的内部时间继电器取代传统的时间继电器，不但节省和简化了系统的硬件，而且计时加、准确和稳定。
（3）性高
本系统的控制是和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC，能够在恶劣的环境中长期、、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
（4）功能强大
和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具有传统的指令表、梯形图和功能块图等编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图等编程功能。和利时公司的PLC系统提供了多种应用功能模块，包括各种通讯功能模块、可以具体到年月日和时刻的多种定时器和长时间继电器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。
6 结论
改造后的气箱式脉冲袋收尘器PLC控制系统的实际运行结果表明，基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的控制系统达到了预期的效果，实现了对气箱式脉冲袋收尘器的控制，可以方便地改收尘器的设定时间，减少了外部电路与元器件，具有、、经济、灵活等显著特色。

近年来，在纺织机械中经编机的市场需求上升，双针床的经编机，高速机，双轴向、多轴向的经编机都销售形势良好。针对经编机的系统控制要求，北京和利时自动化驱动技术有限公司推出了经编机梭节横移系统。整套系统采用性价比较高的和利时PLC作为控制器，利用PLC伺服定位功能、丰富的内部数据资源和强大通讯功能，使得控制与驱动紧密结合，使系统控制好，显现出和利时产品在系统整合上的优势。

经编机主要由编织机构、梳栉横移机构、送经机构、牵拉卷取机构和传动机构组成。经编机控制系统主要包括电子送经系统、电子提花系、梭节横移系统三个部分。电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力，保恒定送经。电子送经系统可以分为单速或双速的EBA和多速的EBC两种，采用可编程控制器、变频器、三相异步电机、伺服电机、编码器等组成闭环控制，来实现主轴恒速运转同时调节经轴转速，进而实现恒定送经。电子提花系统主要用于花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现提花数据的转换及提花的动作控制，执行动作由3146～4096个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。梭节横移系统主要控制梭节的移动。经编机的梭节一般有56条或40条，目前多的是56条。每条梭节由一个900W的伺服来控制。由于控制轴数多，故采用分散控制。

和利时公司研发的梭节横移系统由PLC和伺服电机构成，包括控制部分、驱动部分和监控部分。

控制部分的主控制器要进行横移信号采集与处理，协调各分控制器的同步工作。系统采用和利时公司G5系列PLC，由一个CPU模块15-2BT02、两个16点开关量输入模块21-1BH00、三个16点开关量输出模块22-1BH00和一个16点继电器输出模块21-1HF00组成。系统分控制器共有28个，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器采用和利时公司G3系列高速运动控制CPU模块LM3106A，CPU模块上集成14点输入和10点晶体管输出，具有一个RS232串行通讯接口，具有两路100KHz高速脉冲输出功能。分控制器通过RS232/RS485转换器以485通讯方式连接到上位计算机上，进行监控。

系统共有56条梭节，由和利时公司56套900W的森创交流伺服进行控制，伺服根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中的花型数据进行动作。

上位监控由一台研华触摸式平板电脑TPC-1261配以软件来完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序，进行花型数据的转换与下载。软件采用和利时公司组态软件，完成对整个系统的运行状态监控，包括对伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态的监控；完成系统的参数设置：机械参数主要是主轴参数，运动参数主要是给PLC定位控制用的脉冲频率、滤波时间、加减速时间等等；另外完成工艺装针、故障处理、盘头控制、用户管理、帮助等功能。

目前，V80-M16MAD-LD已应用在华南多家大型的节能设备厂商的设备中，并在性、性和灵活性等方面都得到了用户的认可和。

1、系统方案图设计如下：

2、方案论证及确定：
A、 轻轨道岔控制的特点：
输入、输出的点数不多，单开关节型道岔的控制点数在60点以下，多开关节型道岔控制的输入/输出点数也在一百点以下。故选用小型或微型控制器就可以了。
（1） 由于需与上位中控室、列车运行自动监控系统（ATP）、列车驾驶（ATO）协同配合动作，并且需经常在线技术支持、维修务，所以要求网络通讯功能强大。
（2） 就地控制现场环境恶劣，不设工控机，由于需计算道岔转撤停靠号数（并需把该信号输出给LED显示屏）、转撤行程及调速，故需运算能力强、精度高的PLC。
B、控制器硬件选型：
德维森PPC PLC属于一种开放型、柔性的PC—BASED 控制系统；PPC31 – 除了PLC功能,同时具有Intranet, Java,及Web Server功能:
. PPC31与A-B PLC5 具有相同功能与相同指令,编程方便、指令丰富、功能强大；
. PPC31亦可执行C/C++程序, Java程序；
. PPC31可发送e-mail；
. PPC31具有Web server功能, 网站,网页尽在PPC31中；
利用网际网络,在世界任何地方,透过网络浏览器（Web Browser）。
就可与远程的设备或现场沟通。
抗干扰能力强，性高；MTBF=57766。
C、方案确定：
选用四级控制方案，即控制室通过ENTHERNET网际网路实现全自动控制；若网际网路出现故障，在现场触摸屏（HMI—GOT）上输入指令，运行PLC控制程序，实现自动转撤，若一个PLC出现故障，自动启动另一热备份PLC；若双PLC都出现故障；可通过操作现场手操箱——-继电器硬联锁箱上的按钮实现手动转撤道岔；若整个电气控制回路都出现故障，可通过人工摇臂摇动齿轮箱实现人工转撤道岔。

引言

B1包装机组，是我国行业在上世纪八十年代至九十年代从德国斯慕门公司引进的高速软包包装机组。该机组目前仍然是我国很多厂的主力机型。但是，由于B1包装机已经使用了10多年的时间，各电子控制部件逐步老化、失效，故障率很高，有效作业率不足65％。近年来，机组电气控制系统缺陷日益凸显：一方面，由于各种电路板及继电器逻辑组件逐步老化，经常造成机组控制系统紊乱、故障后不能自动停机，以及停机状态下自动启动等故障现象，不但严重影响设备有效作业率的发挥，而且存在着较大的隐患；另一方面，该机组的控制线路板技术含量高，一直依赖进口，国内没有生产厂家，造成备件组织困难，且价格较高，造成维修成本上升；同时，机组还存在着控制方式落后、英文显示造成维修不便等问题。改造后的B1机组是以PLC和工控机为的电气控制系统。PLC完成所有的数据采集和实时控制，完成启动、停车、工艺流程控制、检测等整个运行过程。工控机作为上位机，具有良好的人机界面，它的任务是进行工控显示、完成各种操作、运行参数（包括温度参数、时间参数、速度参数等），并显示详细的故障信息，同时增设统计报表功能和预留的网络化管理及远程数据提供技术支持。从而解决B1机组电气系统存在的问题。

1　系统的硬件构成

1．1系统构成
B1包装机组分别由NF卸盘机、BE包装机、RC小包透明机、FHZ大条机和NK大条透明机等五个主要部分组成。由于其各部分立性很强，这种方式便于维修与调试，为了体现原机组的控制优点，改造后的电控系统采用BE、RC、NF、FHZ/NK四个立部分单控制和单显示的方式。BE包装机为主机，其它三部分为从机，各部分之间增加了信息交换功能，实现B1机组的整体控制，相位控制采用编码器，从面使B1机组协调工作。B1机（以BE机为例）改造的总体框如图1所示。
 


图1 B1机组改造总体框图
1．2系统硬件选择

（1）可编程控制器选用日本OMRON—CS1机型作为控制主机，根据实际需要组态PLC，控制性能和频率响应满足和符合原有逻辑和速度要求。

（2）用新电控柜替代原电控柜，重新设计布局强电及控制部分。

（3）温度控制采用温控器和PLC温控模块方式。

（4）BE、RC主电机选用普通交流电机；其余七种较小交流电机，因受设备位置限制，需与电机生产厂家定制。

（5）上位机选用液晶显示器。

（6）取消原增量式编码器，采用编码器，机器位置测量准确。

2　系统的功能

改造后的电气控制系统，是以PLC和工控机为取代了原机组以计算机为的电气控制系统。PLC完成所有的数据采集和实时控制，完成启动、停车、工艺流程控制、检测等整个运行过程。工控机作为上位机，具有良好的人机界面，它的任务是进行工控显示、完成各种操作、运行参数（包括温度参数、时间参数、速度参数等），并显示详细的故障信息，同时增设统计报表功能和预留的网络接口，为将来车间的网络化管理及远程数据提供技术支持。

该机组的BE小包机和RC小包透明机，原来均采用直流控制器控制的直流电机完成驱动工功能，现改为由变频器带动异步普通系列交流电机完成驱动功能；机组的其它7台电机，如：税花胶缸电机、盒片胶缸电机、烟支输送电机、烟包输入电机，大条透明纸输送电机、烟支搅拌电机，原来均为直流调速板控制的直流电机，现全部改为相应转速、功率的交流电机，并有变频器完成速度控制功能。

机组的原有的四个显示屏：NF显示屏、BE显示屏、RC显示屏、NK/FHZ显示屏，均是由计算机控制的英文模拟显示屏，当设备某点出现故障时，个别故障点除有指示信号灯显示外，基本上都是英文显示故障名称，没有各种数据的统计功能，且故障点名称显示小，不容易观察，给操作和维修带来不便。现全部改为由工控机控制液晶触摸屏显示器，显示中文信息，完成信息数据统计，取代了英文故障点显示；用工况图实现各单机工作状态的实时监控，取代单一信号灯显示。各单机的工况显示情况。

原NK/FHZ采用的旋钮式温控仪，温度调整不准确，且在设备后部，调整不方便，改为PLC温控模块控制温度，并将温度显示与设定，连接到该机的工控机触摸屏上，解决调整不便，调整不准确的问题；而BE包装机、RC小包透明机的温度控制在主电控柜上，采用温控表的控制方式，该方式调整也比较方便，在充分考虑费用和操作工、维修工操作习惯的基础上，此部分不进行改造，保留原控制模式。

由于可编程控制器具有运算速度快，信息储存量大，性高等特点，它既有逻辑控制、计数、计时、分支程序等功能，也有数字运算、数据处理、模拟量调节、操作显示、联网等功能，因此，增加了各种数据据统计功能，如废品烟支、烟包剔除数量、各种故障点出现次数、班产量等数据，均可直接统计，并可与远程计算机联网，实现远程监控功能。

3　系统的软件结构

软件部分是整个B1民装机改造成的重要组成部分，软件编程采用bbbbbbS98（2000）界面下的SYSMAC C200HX软件，用户利用它可以实现以下功能：程序的输入及编辑；程序检查；PLC运用时的数据、状态的监控；系统寄存器和PLC系统各种参数的设置。软件还提供了三种编程方式：符号梯形图，布尔梯形图，布尔非梯形图。其程序流程图如图2所示。



图2系统软件结构图
除了主程序以外，软件部分还采用了大量的子程序。以BE机为例有：

（1）中断子程序；

（2）相位处理子程序；

（3）速度控制子程序（6个电机）；

（4）输出控制器子程序；

（5）推显方式子程序。

4　人机界面

B1机控制系统的人机界面要求操作简单，易于理解。为此，我们设计了下面8个层面

4．1用户管理
用户输入密码后，按“回车”键（或按照屏幕提示按F8键，或用鼠标点击“确认”按钮）确认。如果密码错误，系统会给出提示，并请用户重新输入；如果密码正确，将直接进入“工况图”。

4．2工况图
工况图用来实现对BE包装机工作状态的实时监控。图的右下角是故障显示区。当出现故障或者故障排除时，相应的指示灯会出现明灭变化，同时故障显示区会显示当前故障信息或者将已排除的故障信息从显示区中。

图3工况图
4．3参数设置
“参数设置”窗口用来实现33个角度相关参数和11个其他参数的设置。

4．4控制
“控制”窗口主要实现对“油泵”、“真空泵”、“电热”、“检测”、“上游机”、“下游机”的开/关状态控制。

4．5调试
在“调试”界面中，用户可以查看移位寄存器、IR以及空头调试时的状态。

4．6统计
统计窗口主要实现对故障信息的统计分析与显示。

5　结论

5．1降低故障率，提高了有效作业率

对BE小包机的RC小包透明纸包装机的改造，由于在设计原理上剔除了原机上故障率较高而又价格昂贵的几块主板，使故障发生率大大降低。对FHZ、NK条包部分的改造，用PLC替代了以往的逻辑线路板，可以大大减少故障发生率。机组运行7个月以来，设备有效作业率平均为82％，较原来的65％提高了17个百分点，改造效果比较明显。

5．2方便了故障的检查和排除

重新设计的上位机界面，是汉化的。在软件的设计、开发过程中，一方面，尽量把所有的故障都给出详细、准确的提示；另一方面，各种参数修改方便。对于操作维修人员来说，当机器出现故障时，只要根据界面提示，就可以准确的判断出大多数故障位置并立即排除。

5．3降低了备件成本

新设计的电控系统采用了市场上通用的电器元件，绝大多数备件都可以从上直接采购，所有的备件都比原来电控系统备件价格低，可以节约维修费用，降低备件成本。

5．4具有很强的扩展功能

该系统软件的统计报表功能和预留的网络接口，为将来车间的网络化管理及远程数据提供技术支持。

5．5具有很好的推广应用

据了解，全国共拥有德国进口B1软包包装机组190多套，大部分是在1988年到1994年购进的，设备投入运行时间较长，电气控制系统处于老化、失修状态，若将该项目在全行业内推广应用，则将提高我国B1机组的整体作业率水平。