6ES7232-0HB22-0XA8大量库存

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 对于PLC企业来说，在工业自动化领域的竞争可谓是日趋白热化。那么，在如今自动化企业着力提升“硬实力”的形势下，与PLC相配套的“软实力”将会何去何从呢 

    现如今中国工业软件市场正发生着一次深刻的变革。离散工业生产过程的信息化，一直是国内企业的短板，这也将是行业内今后工作的重点，即将于2012年出台的“智能制造装备‘十二五’规划”，也将进一步深入推动信息化的发展；从工业用户的角度来看，随着设备硬件可靠性逐渐提高，软件的重要性日益凸显。

    众所周知，国外商品化的工业控制软件的编程系统平台的发展模式是专业化与集中化，也就是说，由为数不多的、且专门从事工业控制基础软件的小型企业承担，他们向工控界提供一类不具体地依赖于特定的PLC或其他控制系统硬件产品的开放式编程软件包。一些工控厂商在该软件基础上再进行工作量不大的二次开发，或基于此再将其高附加值的诀窍和控制算法嵌入其中。

 因此，标准化的平台为工控软件带来的是更灵活的应用，同时，也让工业软件更贴合较终用户的具体需求。近年来，PLC产品领域也是如此。谈起PLC产品，国际厂商占据的市场份额不可小觑，而近年来一些中小型企业的异军突起也让业内人士重新审视PLC产品的市场前景。据了解，许多厂家在软件功能以及为用户提供的灵活的平台，其PLC产品在业内取得了不错的市场业绩。由此可见，具备更标准化平台的软件产品对于工控产品的推动作用确实十分明显。

随着工业自动化的发展，PLC与自动生产线在工业生产中应用越来越广泛，尤其是PLC具有强大的算术运算、定时、计数、逻辑控制、顺序控制、存储等功能。自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。自动生产线的工件传送系统一般包括上下料装置、传送装置、组合加工和储料装置。在特定情况下需要采用执行机构完成不同工件的传送。主要描述自动生产线中的一个环节，通过自动分选装置分别将不同的工件输送到不同的生产线上。PLC与气动装置在自动分选与卸物的应用，可以借鉴为各种气动与控制系统设计的应用范例，同时作为液压与气动、自动化设计等课程的工程项目训练与教学的平台。 

1自动分选装置设计 

1.1分选装置工作状态分析 

自动生产线上有不同工件，根据系统设计的要求，会分选进入相关的生产线。扬州电力设备修造厂的设备主生产线上有很多工件，按照不同的装配要求分配到A生产线与B生产线，通过工件识别传感器识别A线工件与B线工件，再由自动分选装置的气动技术移位到相应的生产线上。自动分选装置示意图如图1所示。

若工件A：下降气缸Y降落、机械手通过握紧气缸Z握紧、提升气缸Y提升、气缸X1左行、下降气缸Y降落、握紧气缸Z松开，使工件放在归定的A生产线上，提升气缸Y提升、气缸X1右行原位、待下个工作的识别判断。 

若工件B：下降气缸Y降落、机械手通过握紧气缸Z握紧、提升气缸Y提升、气缸X2右行、下降气缸Y降落、握紧气缸Z松开，使工件放在归定的B生产线上，提升气缸Y提升、气缸X2左行到原位、待下个工作的识别判断。 

1.2 气动回路的设计 

自动分选装置的气动控制回路（见图2）是由2个握紧气缸Z（根据需要，有时5个）、一个提升气缸Y、一个A线气缸X1、一个B线气缸X2、一个工件识别传感器SP、组成，另外有握紧到位传感器SZ，分选装置有物传感器SW，上升到位传感器SY+，下降到位传器SY-，A线气缸左行到位传感器SX1-，A线气缸右行到位传感器SX1+，B线气缸左行到位传感器SX2-，B线气缸右行到位传感器SX2-，握紧松开二位五通电磁阀YVZ，上升下降二位五通电磁阀YVY，A线二位五通电磁阀YVX1，B线二位五通电磁阀YVX2，气缸的动作状态及电磁阀的状态见表1。

表1 电磁阀、气缸状态表 

2 控制系统设计 

2.1 流程图及控制系统状态分析 

系统的初始状态为：气缸Z松开、握紧到位SZ传感器为0；气缸Y上极限，上升到位传感器SY+为1；气缸X1右极限，A线右行到位传感器SX1+为1； 气缸X2左极限，B线左行到位传感器SX2-为1。 

根据系统工作原理，设计出系统流程图（见图3）。经系统识别传感器判断，分别从A线与B线分析自动分选装置的控制流程：

若是A线工件则系统对应的电磁阀工作时序为：YVY失电（下降到位传感器SY-为1）、YVZ得电（握紧到位SZ传感器为1，分选装置有物传感器SW为1）、YVY得电（上升到位传感器SY+为1）、YVX1得电（A线左行到位传感器SX1-为1）、YVY失电（下降到位传感器SY-为1）、YVZ失电（握紧到位SZ传感器为0）、YVY得电（上升到位传感器SY+为1，分选装置有物传感器SY为0）、YVX1失电（A线右行到位传感器SX1+为1）回到原位。 

若是B工件则系统的对应的电磁阀工作时序为：YVY失电（下降到位传感器SY-为1）、YVZ得电（握紧到位SZ传感器为1，机械手有物传感器SW为1）、YVY得电（上升到位传感器SY+为1）、YVX2得电（B线右行到位传感器SX1+为1）、YVY失电（下降到位传感器SY-为1）、YVZ失电（握紧到位SZ传感器为0）、YVY得电（上升到位传感器SY+为1，机械手有物传感器SW为0）、YVX2失电（B线左行到位传感器SX2-为1）回到原位。 

2.2 PLC设计 

本系统核心是采用西门子S7-200系列的CPU224的PLC为*处理单元，输入点有14个点，输出点有10个点。各点的分布情况见图4。输入点分别有信号采集与模式选择2种方式，工件识别传感器通过数据通信口RS-485口与PLC相连，由急停按钮（I0.0）、信号判断采集（I0.1）、位置采集（I0.2~I1.1）、气路保护（I1.5）4部分组成。模式选择分别由自动、手动、停止3部分组成，另增设手动状态下的点动步进开关，作调试或检修过程的步进。

以A线生产线来说明分选的控制过程（见图5）： 1，下降；2，握紧；3，上升；4，左移；5，下降；6，松开；7，上升；8，右移。下降时的限位状态为：SZ为0、SW为0、SX1+为1、SX1-为0、SY+从1到0、SY-从0到1。以此类推，可以分析出各个状态的行程状态。通过各个状态的行程对A线工作过程的3个二位五通电磁阀进行过程控制，根据工作原理得出图6的电磁阀得电时序图。经过状态逻辑计算，设计出PLC梯形图（略）。

2.3、HMI的设计 

MT500 系列触摸屏专门为工业环境设计，它的适用温度范围 (0～45°C)和PLC 的使用范围是一样的。打开Easy-Manager，选择Easy-Builder，在菜单“编辑”中选择“系统参数”项,在对话框中，PLC类型选择SIEMENS的S7-200，人机类型选择MT510T（640×640），完成参数的设定。 

1 引言 

浆纱机的张力大小直接影响产量。旧式浆纱机采用机械式传动机构，张力调节范围较窄。随着设备的老化机械零件的磨损，张力逐渐下降。更换机械零件不便及费用的居高不下促使企业下决心对其进行改造。 

(1)改造对象：浆纱机——大雅兴业股份有限公司生产。 

(2)改造思路：改造浆纱机织轴张力控制系统由变频器控制，使其张力大小易于调节；改造控制系统，使其半自动化，更易控制、方便监视、减少维修量。 

2 改造方案 

将浆纱机织轴张力控制系统由原来的机械张力控制改为由艾默生plc、变频器td3300系统集成控制。拆除浆纱机织轴的机械传动装置，将原浆纱机动力电机(22kw)经新增传动减速装置直接拖动浆纱机织轴，新增一普通电机(11kw)取代原动力电机拖动原系统的其他部分(精轴、锡林、压辊等)。保留浆纱机上的一次传感器。电控系统改造方案如图1所示。主要新增设备如表1所示。

3 方案实施 

3.1 砂浆机工艺参数 

大雅浆纱机设备及工艺参数：车速(线速度)2~60米/分。一般正常车速38米/分。张力2000~5000牛/米。织轴空芯卷径116mm、220mm两种。织轴较大卷径(满轴)小于500mm。主电机 y系列普通电机 4较 11kw。织轴电机 y系列普通电机 4较22kw。

图1 变频张力控制系统

3.2 传动参数设计 

(1)计算张力电机到织轴的减速比：减速比<=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/较大车速(线速)=(0.116×3.14×1460)/60=8.87 

(2)复核电机功率：电机功率>=(较大张力×电机额定转速×较大织轴半径)/(传动比×9549)=(5000×1460×0.25)/(8.87×9549)=21.5kw 

(3)确定参数：经计算减速比应确定为8.8左右。厂方在改造时受自身条件影响，决定将减速比提高到1*。较大车速=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/减速比=(0.116×3.14×1460)/1*=40.46经厂方确认较大车速满足工艺要求。随确定减速比为1*。速度编码器选用600线旋转编码器，一并交厂方安装。(建议旋转编码器选用600线以上产品，太低影响系统性能；安装时要小心不要对其实施太大的冲击，以免损毁。) 

(4)主变频器参数设定(如表2)：根据浆纱机实际情况张力控制系统的主机变频器选择无速度反馈开环矢量控制方式的td3000-t40110g变频器。变频器采用端子控制。

表2 主变频器参数设定表：(未涉及的参数采用出厂设定)

(5)张力变频器参数设定(如表3)：张力变频器(td3300-4t0300g)采用开环张力转矩模式(f3.06=3)，线速度采于主变频器的运行频率输出。控制方式同样采用端子控制方式。

表3 张力变频器参数表：(未涉及的参数采用出厂设定)

3.3 触摸屏组态 

触摸屏选用hitech pws6600-s屏。为了提高系统的时效性能，plc与其交换数据的地址尽量选择一组连续的plc地址。 

4plc编程设计 

4.1 接口硬件 

如图1所示，plc是整个控制系统的**，由于浆纱机无现场模拟量输入输出故选用一台主机即可。本案选ec20-3232bra。其主要任务为控制两台变频器的动作并通过rs485通讯端口与变频器交换数据(考虑到通讯的延迟及准确性，开关量不采用通讯方式。数据交换采用周期读取模式并控制在1秒内)。 

开关量包括主变频器运行停止动作(按钮控制)；主变频器升降速动作(按钮控制)；张力变频运行停止动作(保持型按钮控制)；张力变频张力使能(为检修特设)；张力变频卷径复位(按钮控制)；确定打印输出。 

通讯数据根据光电开关计算的车速(现速度)；计算总长；计算匹长；计算匹数；读取张力变频器张力值；读取张力变频器计算的卷径值；改变张力变频器张力设定；改变张力变频器初始卷径；长度、匹数清零；确定系统所处的状态。 

4.2 编程设计 

大雅浆纱车车头装有一个测量行车长度的光电开关。经其输出脉冲为10公分一个脉冲。对于测量匹长完全满足工艺要求，但用于测量车速其刷新速度必然很慢。因此增加一个外部中断检测两个脉冲的间隔时间，换算出行车速度。 

变频器td3300通讯，读取张力、卷径数值，如图3所示。

5 张力变频器调试 

5.1 参数设置 

为保证参数的准确性，将艾默生td3300-4t0220g工程型矢量变频器参数初始化，恢复出厂设置。控制方式选择 f0.02=1(闭环矢量控制)检查编码器是否正常。fb.00=600；按运行键，查看运行是否正常。如果变频器只在2hz左右工作或启动过流，显示电流很大。则可能是编码器接线错误、每转脉冲错误、编码器的方向反等原因；如果是低速运行正常，高流则可能是编码器的联轴器松动高速打滑的原因。设定机械传动比： 

f1.00=1*(一定要准确)。电机调谐：按照电机**设定电机参数。电机调谐时必须断开电机与负载的连接。调谐过程是自动完成的，如果调谐时电机长时间不能转动起来，说明电机参数严重不符或电机有故障。重新输入电机参数或更换电机。电机方向确认：一般定义为fwd控制时电机的运行方向为实际需要的方向。惯量调谐：将电机与负载(减速系统)断开(空载)调谐。 

首先用默认参数调谐。完毕后将加减速时间1设为20秒，惯量自学习转矩设定1设定为10%，惯量自学习转矩2设定为20%，再进行调谐。完毕后，参数自动保存在fc.09——fc.12中。记录fc.09——fc.12的参数值，然后将fc.09——fc.12参数清零，待初调系统稳定后再输入。 

5.2 张力控制试车 

不挂纱测试整车按钮动作是否正常，并排除故障。通过触摸屏输入初始卷径、设定张力；查看触摸屏显示数值是否与变频器显示的数据一致。上纱。设定张力值为1000；启动主变频低速运行；上轴；手动将纱线绕轴一周并绷紧纱线；启动张力变频。查看张力是否合适。停车。修改设定张力。重复3至5步。直到满足工艺要求(注意：修改张力一定要停车)。 

5.3 输入参数fc.11材料惯量补偿系数 

fc.11用来补偿系统加减程中克服材料转动惯量所需的额外转矩，设定参数应为材料密度与卷轴长度的乘积，材料密度的单位为千克/米，卷轴长度单位为米。实际操作时输入计算值的1/3，并根据系统运行情况调整。本系统输入fc.11=200. 

注意：此参数输入后有可能导致卷轴反转，手动调整此参数可避免反转。 

5.4 调试中出现的问题 

(1)惯量调谐电机不转：惯量自学习转矩设定1与惯量自学习转矩设定2数值偏小，适当加大即可。 

(2)系统低速时抖动：浆纱机开车过程中在操作工整理纱线、换轴时不准停车，而是运行在一个特定的爬行速度。此速度主变频运行在2hz以下。此时张力变频器工作在开环张力转矩模式不满足张力变频器工作条件。由于速度很低纱线行走长度有限，经用户确认不影响整体工艺要求。 

(3)换轴时加张力绷断纱线：此故障为操作工操作不当引起。换轴没有按规定按下卷径复位按钮。 

6 结束语 

浆纱是棉纺织厂整理车间的重要工序。合理的浆纱张力对织布、印染等后续工序影响巨大。随着企业的发展及市场的变化，石家庄常山纺织集团*五分公司根据自身的工艺要求，提出了对旧式的大雅浆纱机改造的要求，项目实施取得预期效果。

一、系统概述： 

本公司为机械厂家做的16区单螺杆挤出机，其控制单元含主机加热系统，主机调速系统，牵引的控制系统，切割控制系统以及一些安全保护功能。其工作过程，螺筒，模具加热，到达设定温度后保温一定的时间，开启主机挤料，出料后开启牵引，在屏幕上设定切割长度，达到设定长度后启动切割机。

二、系统要求 

（1）挤压系统 

挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料经过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所树立压力下，被螺杆连续的挤出经过模具形成制品。 

（2）传动系统 

传动系统的作用是驱动螺杆，提供螺杆在挤出过程中所需求的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。目前用的较多的驱动是变频器，变频器输出的稳定与否直接关系到挤出的稳定性。 

（3）加热冷却系统 

加热与冷却是塑料挤出过程中的必要条件： 

1、如今挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各局部。加热安装由外部加热筒内的塑料，使之升温，以到达工艺操作所需求的温度。 

2、冷却安装是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。其作用是扫除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以防止温度过高使塑料合成、焦烧或定型艰难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，普通中小型挤塑机采用风冷比较适宜，大型则多采用水冷或两种方式分离冷却；螺杆冷却主要采用中心油冷，目的是增加物料固体保送率，稳定出料量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了增强对固体物料的输送作用，避免因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动局部正常工作。 

（4）自控系统 

自控系统包括触摸屏，plc，压力传感器，温度传感器及一些执行器件等。自控系统是人和机器的一个接口，机器的所有参数都要在这里设定，监控以及机器的启停。反应一个机器的自动化程度和可靠性就在这里体现。 

三、系统配置与功能实现 

系统组成： 

西门子人机界面SMARTLINE700配本公司专为塑机设计的键盘 

CPUUniMATCPU224 

16TCUniMATUN231-7PL22 

4AIUniMATUN231-0HC22 

8DIUniMATUN221-1BF22 

32DOUniMATUN222-1BL22 

西门子变频器440 

控制方案

此控制方案的特点是，主机和牵引调速器采用通讯控制减少了plc的模拟量输出2个，模拟量输入4个，报警点输入2个，数字量输出启停2个。采用16路的测温模块，集成度高，采集信号精度高，速度快，利用PID调节控温精度高，静态小于1度。较明显的优势此套系统价格低，1路控温成本大概在100元左右，和普通控温表价格相当，但是使用此系统后机械控制水平提高一个档次，提高了产品的竞争力，也提高了产品的利润。 

系统功能实现 

1、采用西门子SMARTLINE 700彩色触摸屏，屏幕可中英文切换，外带**键盘，美观大方. 

2、采用UniMAT UN200 CPU，多至40区的温度控制，可以实现加热冷却双输出控制. 

3、系统速度同步，以及单机微调. 

4、速度实时显示，扭矩,电流及压力检测. 

5、全线主要机器状态和参数的运行显示. 

6、自动报警提示. 

7、有螺杆保温功能，防止料温低时启动螺杆. 

8、可以实现主机压力闭环，牵引压力闭环等功能. 

9、可以实现整机的预加热功能. 

10、可以检测加热原件是不是损坏以及热电偶的断线。 

11、可以防止螺杆空腹运转，避免发生粘杠（抱轴）现象。 

12、很方便的扩展功能，如失重喂料。 

13、保证是0Hz启动螺杆，防止了高速启动螺杆损坏设备。 

目前国内大多数挤出机采用温控表控制的方案，尽管该方案具有价格低的优势但是在控制功能上有很大局限性。采用此方案后可以对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、螺杆和牵引的转速、喂料量、各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测、并用其本身固有的闭环控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度较为有利。采用人机界面，利用人机界面反应出来的报警信息，工作人员很容易排除故障。提高了生产效率。 

上述控制方案的应用领域包括： 

-塑料异型材挤出生产线 

-单壁、多壁及发泡管材挤出生产线 

-塑料板材挤出生产线 

-塑料片材挤出生产线 

-多机共挤生产线，单层/多层塑料薄膜生产线 

-造粒生产线 

-铝塑复合管生产线 

四、结束语 

本控制系统在塑料挤出系统中实现了预期目的，根据塑料挤出系统在实用中的重要程度，选择UniMAT CPU和UniMAT I/O模块，提高了系统稳定性，且在一定程度上节省了系统成本。该系统在投入运行后状态良好，目前已应用于多条生产线，给客户带来了客观的效益，有较好的应用前景。