西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8使用手册

西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8使用手册

1．概述
塑料封切机是用于加工塑料包装袋的机械设备，其精度和稳定性直接影响到所制胶袋的质量和效率。用PLC及伺服电机等取代刹车离合器等控制机构 ，实现了以下功能：
（1） 效率提高；（2）良品率提高；（3）封切精度提高；（4）方便调机；（5）运行平稳

2．控制系统简图

3．工作过程
（1）上电后，温控器控制封处加热器进行加热。
（2）自动起动后，送料变频器驱动送料电机以设定的速度输送塑料薄膜，送料。感应器检测到送料端放卷的塑料薄膜足够时，送料电机停止送料。
（3）温度到达，温度信号导通，主变频器驱动主电机通过机械传动装置控制切和封的上下往复运动。
（4）切每向上运动一次，伺服信号导通一次，伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带转动一次，切和封下切，胶袋形成。
（5）设定个数到达或按停止键时，当前胶袋形成后停机，切和封停在高位停车处。

4．工艺要求
（1）300-900mm长胶袋，生产约120-60个/分钟。
（2）长度误差在0.5mm内。
（3）胶袋封口处温度线，需结实耐拉。
（4）既可定长封切，又可追色封切。
（5）追色封切时，连续三次检测不到色标信号，要自动停机报警
（6）要有预警功能（即生产快到设定批量时，要提示警报）
（7）主电机调速，送料电机调速，伺服电机调速功能
（8）自动运行/手动调试功能

5．处理措施与调试方法
（1）机械设计时，主电机传动比要满足主变频器频率工作在60Hz时，切与封来回往复运动达120次/分钟。在满足伺服电机的实际连续运行转速要小于或等于其额定转速及其它特性的要求下，伺服机构的传动比及出料辊的外径的合理设计是满足工艺要求的关键。
（2）伺服传动机构采用同步带传动，伺服编码器脉冲数为2000P/R，故其本身误差远远小于0.5mm，引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑，或者由于送料端的送料速度小于出料辊的出料速度，造成出料辊与塑料薄膜之间的相对滑动，故要根据伺服电机的起停速度调整合适的加减速时间，调整送料变频器频率使其送料速度要大于出料辊的出料速度，调整要以出料辊与塑料薄膜之间不发生相对滑动为准。
（3）温控器的设定温度一般设定在180℃左右，根据主电机的转速高低适当微调温控器的设定温度，以胶袋封口处结实耐拉为准。因为主电机转速较高时。封上下往复运动快，封口时间短，若封温度偏低，会导致胶袋封口处不牢。当主电机转速较低时，封口时间长，若封温度偏高，会导致胶袋封口处烫穿。
（4）人机界面上可设定定长封切或追色封切、切袋长度、追色长度、预警个数、送袋速度、加速时间、减速时间，当选择为定长封切时，追色感应器无作用，PLC程序根据伺服机构的机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机变码器的线数以及出料辊的周长，计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲，伺服电机就驱动出料辊转动带出一定长度的胶袋`。这样就实现了定长控制。
当选择追色封切时，其过程如下，伺服启动信号导通，伺服电机按照PLC程序预先设定的运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色、PLC接收到追色信号时，通过中断方式立即停止伺服电机。一般追色长度为10毫米，并且要求追色信号只能在追色范围内起作用，其它范围内需屏蔽掉其干扰信号。
其运动曲线如下所示，

追色封切调试时，在人机界面上设定好伺服电机的恒速速度，先将加速时间、减速时间设长，再调低速追色速度，尽可能提高低速追色速度，以追色平稳、准确为准。调整好追色速度后，再调加速时间、减速时间，尽可能调短加减速时间，以胶袋与出料辊不发生相对滑动及追色平稳为准。
（5）PLC程序在追色封切时，对追色信号记数，连续三次检测不到时，PLC停止各电机运转，并驱动报警器报警。同时PLC程序对批量记数，当批量达到预警值时，PLC驱动报警器报警提示。
（6）通过外接旋钮调位器可对主电机和送料电机调速，改变人机界面上PLC的脉冲频率设定值可对伺服调速。
（7）PLC内编写自动运行与手动调试程序，自动运行程序为生产程序，手动调试程序为调机或维修时使用。

 一、系统概述：

目前在我国的针织行业中有很多从日本引进的LRB编织机，它担负着纯棉圆筒坯布的生产，是生产质量的重要环节。同时LRB编织机由于多年的长期运行，其设备出现的问题也越来越多。主要表现在设备耗能高、故障、停车率高，维修费用高、维护、维修工作量大，安全性差，尤其是电气控制系统的故障率非常高，改造前设备运行状况如下：

1.直流调速系统的精确度，灵敏度逐年下降。

2. 慢起动速度有时太快，造成掉布、坏针、机械撞击

3.直流电机发热老化严重，换向器磨损大，由于是进口电机无法维修已达到报废状态。

4.由于直流调速控制系统中控制板立元件老化，每年自燃十余次，严重影响了安全生产

5.维修费用高，进口一块调速控制板需1万人民币，每年需五万人民币。进口一台直流电动机需八千人民币，每年需1.6万人民币其他维修费用2万人民币，且有逐年增高趋势。

6. 电气故障率高：电气故障占总故障的60%以上。电气故障停车时间占总故障停车时间80%以上，以上情况严重影响了生产任务的完成。

因此，如果要使其重新焕发青春，将LRB编织机原直流调速系统改造为交流调速控制系统，是一个比较好的选择。辽宁锦州某针织公司经过考察，决定采用性价比高、服务好的国产品牌惠丰变频器来进行彻底改造。

二、系统配置：

选用惠丰F1000－G0037T3系列变频器替代直流调速系统，普通鼠笼异步电动机替代原直流电机。

变频调整系统的实现：

为使编织机电气控制布局合理、安全、并能代替原控制方式我们采用将原多点开关信号与DC24信号切换技术把原控制图分解，从而实现去掉原控制系统，使变频器控制系统与原负载系统达到**统一，每台编织机上安装一套变频调速系统，使它与原外围检测器件、开关器件匹配控制。

参数设置：

F113=40（目标频率的设定需根据工艺要求或操作熟练程度作适当更改）

F114=4.0,F115=3.5,F124=15.00,F125=F126=3.0,F140=1,F200=1,F206=2

控制端子接线：

接线方式比较简单，端子定义按照变频器出场设置即可，不需要另外更改参数，CM(公共端子)、OP1(点动)、OP6(正传)、OP7(反转)、TA/TC(故障报警)。

三、使用效果：

锦州某针织公司外贸编织车间的26台LRB编织机中，26台LRB编织机自2003年到2005年实施改造后全部采用惠丰变频调速控制系统，迄今已运行两年多，效果良好，经济效益可观，主要表现以下几个方面：

实现了从直流调速时代的跨越发展：

节电效果明显26台编织机年运行时间为：24ｈ*300*26＝187200ｈ，经实测系统节电率比改造前提高35.6%，按电机平均功率为3KW计算，全年节约电量为：187200*3KW*35.6%＝199929.6KWｈ，按平均电费0.55元/KWｈ，年节电费用约为11万元。

维修费用下降：

 

改造前26台平均维修费为3万元/年，改造后每台平均1千元/年左右。

 

电气故障率降低，运转率提高，多生产坯布：

 

26台编织机每年节约维修时间：3ｈ/周*26*4周/月*12月/年＝3744ｈ，因此而多生产坯布增产为：40Kｇ/24ｈ*3744ｈ＝6240Kｇ。

一、 注塑机概述
众所周知，注塑机是对各种塑料（例聚乙烯、聚丙烯）成型加工的主要设备，通过对塑料颗粒在双螺杆注塑机内进行多段温度加热，在熔融搅拌增压后将流体料注入模具腔内，完成成型加工的。浙江省是我国电力严重紧缺的省份之一，尤其夏季更是捉襟见肘，而注塑机又遍布省内各地，节电势在必行，我公司与宁波代理商合作，对宁波地区某公司注塑机现场进行了变频改造，总装机容量400多KW，二十几台注塑机。其中，单机较大容量37KW，现已投产使用达一年之久，工作正常，节电率平均达30%以上。同时，工作环境噪音明显减少，系统油温大幅下降；平滑软起动，保护电机，延长使用寿命；减轻开锁模冲击，延长机械和模具的使用寿命；延长油路系统使用寿命，减少维修次数，节省大量维护费用；对电机具有过压、过流、缺相等多种保护；变频与工频随意切换，保证变频故障时不影响生产；系统安装简便快捷。深受用户**。鉴于上述优点，说明应用变频器对注塑机实行节能技术改造是正确的有效的，值得向大家推广。
二、注塑机工序过程
不论大、中、小型注塑机，分析它的工序过程是相同的，大致是五个工序过程，见图1。P ① ② ③ ④ ⑤
T
从图1可知注塑机工序过程是：
①送模具过程，需低压力，时间较短。
②合模具过程，左右两个模具相接，直至完全闭合，需略高压力，时间不长。
③射胶、保压、冷却过程，送料至模腔，直到成型，固化完需较高压力，时间长约占40-60%。
④脱模具过程，加工成型，可开启模具，到脱模完，可取出加工件，时间不长，压力略高。
⑤退模具过程，加工件取出，模具后退原位，进行辅助工作后，待再次加工，这时需低压力，时间较短。
对同一台注塑机，加工不同的塑料件，其压力（p）与时间长短是各不相同的。它与加工件的型体复杂性，使用何种塑料，一个加工件的总料量，有否嵌件等有关，具体参数设定，一般由工艺技术人员给出的，并经试验加工后，较后定案的。
三、 注塑机节能的可能性分析
从图1注塑机的P=f(t)工序过程中看出，随着不同时间段，它的主油泵压力是变化的，而且起伏较大，这就存在节能的可能性，且潜力较大，所以注塑机节电率可达20%-50%，甚至更大些。在未使用变频器的注塑机，其主泵压力调整是靠压力卸荷来调节傍路油路的开度，来实现调节压力的方式，这种主泵调压力的方式，对主泵的电动机转速不变，依傍路阀门开度来调节压力，实践证明节能是很小的，还有一种使用变量泵的注塑机，节能效果达百分之十几，但设备维护成本较高，泵容易损坏，因此也不是经济的运行的方式，采用变频器调速来调节主泵的转速，从而改变流量和压力是较经济的运行方式（这时阀门的开度要全开**），这就是注塑机主泵采用变频器的原因所在，从而有较大幅度节电的道理，至于模具移动的动力源也是液压的，它有二种方法：
①另配一台小功率的低压油泵。
② 由主泵分路经减压阀作动力源
又关于各段时间的定位控制，常见的有四种方法：
① 依靠移动平台的滑杆，用行程直接点开关（小型的）
② 依靠时继电器定时控制（中型的）
③ 依靠单片机或PLC控制（大型的），我公司的方案即如此。
④ 利用变频器本身多段速度与时间的控制（小、中型的）。
四、我公司对注塑机变频改造方案特点
（1）选用普传PI7000Z系列**变频器控制柜，过载能力强，具流量、压力双反馈信号接口，按注塑工艺要求，取双信和叠加来控制主油泵电机速度。经一年来使用，证明变频器的性能良好，工作可靠，节电率高，主电路采用工频-变频二套电源供电方式，以确保不间断的工作。
2）控制电路简单 目前变频器在注塑机上的应用不仅是一台变频器对一台电动机的简单运行方式，大型注塑机还有多泵集中控制方式，在实际使用中必须注意：
（I） 要充分了解所选用变频器的技术性能、使用要求、内部功能并充分发挥其特长。
（II） 要充分了解被使用设备的工艺要求、技术性、使用要求包括负荷等。
（III） 要充分了解被使有用设备的现有控制电路，液压油路、各种附件的功能以不变或较少更动原有设备的零部件为原则，如何巧妙取得控制信号，实现现有设备与变频器的较简单的结合是十分重要的。还要考虑环境、操作简便、易于维护等因素。
注塑机的控制采用电脑板（单片机），其压力设定，时序设定可按工艺条件人为给定，利用的电脑板输出电量值，控制压力比例调节阀，从而调节主油泵的压力大小。它的输出是个线性的电流mA量值，经电流转换器变成4-20MA，直接接入到变频器控制输入端，从而改变变频器的输出频率，也即就改变了主油泵电动机的转速达到调压、节电双重作用。 控制方案特点：简便可靠、不需更改原电路、调节方便、控制精确。
（3）应注意的问题： 变频器有时会对注塑机的温度控制造成谐波干扰，应采取一定措施，如，保证设备良好接地；变频器的输入、输出线绕磁环后再结入；对注塑机的控制电源采取隔离等。

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