6ES7365-0BA01-0AA0安装调试

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1、引言 

      MK9一5机是英国MOLINS公司七十年代的产品，其电气控制部分采用以INbbbg080为主的电子逻辑线路板和继电器组成控制系统，充分体现当时的技术水平，目前在许多中小型厂仍是主要的卷接生产设备。随着计算机技术的发展，特别是经过多年的运行，电路逐渐老化，故障率也随着增加，维修工作越来越繁重，直接影响到工厂正常的生产效率和产品质量。因此，必须对MK9-5机的电气控制系统进行改造，使之具有更为先进的控制和监测功能，以适应率安全生产的要求。 

2、系统方案的确定 

MK9-5机电气控制台改造的指导思想是：机电分离，集中控制，实时监控。其目的在于将电气控制系统与机械系统结构上相分离，以利于机电系统的维护和修理，将分离式硬件逻辑控制系统改为模块化集中控制，以提高烟机控制水平，增强系统的可靠性：运用智能化技术对烟机运行进行实时监控，给操作工以指导。 

根据上述指导思想，通过调查研究和消化吸收原机控制系统的技术，提出采用三菱A2AS可编程序控制器（以下简称PLC）和工业控制计算机（以下简称IPC）相结合的控制方案。其中PLC主要完成机检测和控制任务，而IPC主要完成监测管理、数据采集和人机界面等任务。经过反复论证和选择比较，认为采用PLUI制方案更能体现信息管理集中优化和控制系统实用可靠的优点。 

3、系统框图和配置 

经过消化吸收电气控制系统的原始电路图并考虑到PLC的工作特点，归纳整理出控制系统的输入/输出信号为： 

输入信号：共有102点，全部为直流输入信号，主要是各种传感器输入信号和主令按钮输入信号。 

输出信号：共有106点，全部为直流输出信号，主要是各种执行机构的输出和指示灯输出信号。 

中断信号：机的头信号、跑条信号和盘纸拼接信号需要控制系统立即作出响应，因此将这三个信号作为中断信号输入PLC。 

通讯信号：PLC运行过程中需要将检测到的机的运行状态和统计数据传送给上位的IPC，同时也需要接收从IPC设置的有关运行参数，在控制系统中采用RS232串行通讯的方式实现这些数据的交换。

根据上述I/0信号分配情况，控制系统决定选用日本三菱公司的A2AS系列的可编程序控制器，具体的配置是： 
底板：AlS35B和A1S55B各一块。 

CPU模块：A2ASCPU一块。 

输入模块：AX42二块。 

输出模块：AY42一块，AY16三块。 

中断模块：AI61一块。 

通讯模块：AlSJ71C24一块。 

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其中，两块AX42模块安装在主底板AlS35B的*0和*1通道，AI61中断模块安装在A1S35B的*2通道，AlSJ71C24通讯模块安装在AlS35B的*3通道。输出模块AY42和三块AYl6则分别安装在扩展底板AlS55B的*0至*3通道。硬件构成的框图如上图所示： 

4、主要控制模块的设计 

机是一种机、电、光相结合的生产设备，其整机运行的自动化水平较高，控制系统比较复杂，按照工艺过程的要求可分为下述若干个控制模块。 

（l）主电机启停控制：主电机启动前，主离合器应处于拉开状态，确保主电机轻载启动。当所有检测和控制条件均满足时，按下启动按钮可使主电机轻载启动，速度为全速的1/3，当烙铁放下产生烟条运行信号后，自动切换为全速运行。当机器出现故障，则立即切断电源并机械制动，保证机器安全。 

（2）变频调速控制：卷'烟机共有点动速度（1/6全速）、低速（1/3全速）和全速三种运行速度，由PLC控制系统根据当前的运行条件产生相应的输出信号控制交流变频器的速度设定，从而达到合适的机器运行速度。 

（3）其他电机控制：当主电机正常运行后，PLC控制大小风机电机、油泵电机、油冷电机、浆糊电机、液压电机、烟梗电机、料斗电机、振动盘电机和除尘电机开设运行。这些电机的状态都接入交流连锁控制中，任何电机的异常都会断开交流连锁，导致机器停止运行。当主电机停止运行后，PLC控制这些电机停止运行。 

（4）交流连锁控制：交流连锁通常用来保证运行过程中的人员和机器的安全，当出现防护门打开，机械传动异常，油压偏低或电机热敏跳闸等故障时，交流连锁断开，机器停止运行。故障后，机器才能重新运行。 

（5）直流连锁控制：直流连锁通常用来保证运行过程中的产品质量，当出现缺少，盘纸断开，跑条等故障时，直流连锁断开，机器停止运行。故障后，机器才能重新运行。 

（6）料斗控制：当主电机启动运行后，料斗电机自动运转为机提供，控制系统同时检测料位的高低和控制的提升速度，保供给的均匀连续。 

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（7）盘纸拼接控制：当二盘盘纸用完后，使用待用的另二盘盘纸通过自动拼接后继续为机提供原料。拼接控制的逻辑比较复杂，主要包括拼接选冲的监测、左右盘纸张力监测、左右盘纸耗尽检测及手动拼接等几部分。 

（8）烙铁温度控制：选用日本ORMON智能温度控制器控制机的熔铁温度，温度控制器的报警输出接入PLC的直流连锁控制中，当温度**限后，PLC的直流连锁断开使机器停止运行，同时显示故障原因。 

（9）水松纸拼接控制：当-盘水松纸用完后，使用待用的另一盘水松纸通过自动拼接后继续为机提供原料。水松纸的拼接控制的逻辑与盘纸拼接一样也是包括拼接选冲的监测、左右水松纸张力监测、左右水松纸耗尽检测及子动拼接等几部分。 

（10）干燥鼓剔除控制：当机器开始运行或出现盘纸或水松纸拼接时，机会产生部分不合格烟支。这些不合格烟支需要在经过干燥鼓时被剔除掉，剔除动作是靠干燥鼓吹气阀的导通未完成的，准确的剔除时序则是靠头脉冲信号的同步作用来保证。 

（11）数据采集：机运行过程中的二些生产数据如产量、原辅材料的消耗、停车故障的次数和持续时间等可在PLC中加以统计，统计可按班次进行日统计和月统计存储在盯的寄存器中。上位的IPC可通过盯的通讯模块读取这些数据提供给生产管理使用。 

5、结束语 

本文介绍的在MK9-5型机中用三菱PLC构成的新型先进电气控制系统，经过一年多的实际运行，大大提高了整机的可靠性和工作效率，降低了故障率和次品率，减少了原辅材料的消耗，达到了控制系统的设讨月的。因此，用兰菱PLC构成的机新型先进电气扣制系统具有较好的使用和推广价值。 

伺服的原理简单说就几句话：

1、是伺服的执行机构；

2、伺服是自动控制系统中，以物体的位置、方位、姿势等为控制量，组成跟踪目标的任意控制系统；

3、变频器执行伺服的开、停、调速、制动等命令；

4、伺服通过编码器检测反馈电机、工件的实际位移量，伺服通过上位机输入目标控制量，目标控制量-实际位移量=伺服命令；

5、举例说：

1）指令脉冲-反馈脉冲=指令脉冲＞＞0，启动、加速；

2）指令脉冲-反馈脉冲=指令脉冲≥0，减速、停车；

3）指令脉冲-反馈脉冲=反馈脉冲，反转寻址；

6、伺服的“指令脉冲-反馈脉冲”所产生的启动、停车命令是准确的，而变频器控制的电机实际启动、停止的位置是否在给定位置，就控制不了了！

7、所以伺服实现了指令与检测反馈的精确命令，而并没有实现电机的精确控制；

8、的特点是，实现了电机的精确控制，每前进一步走多少度是确定的；

9、如果用伺服的“指令脉冲-反馈脉冲”所产生的启动、停车命令，直接控制电机的步进脉冲电流，就彻底改变了伺服不能精确控制电机的缺陷，就真正实现了运动的精确控制！

运动控制有哪些方法？

1、运动控制的方法简单说，有三种：

1）脉冲步进电机；

2）上位机++编码器+调速电机；

3）plc+位置开关+普通（调速）电机；

2、什么运动用什么运动控制的方法：

1）举例说，绣花工艺适合用：脉冲步进运动控制方式；

2）举例说，**铣床工作台前后、上下、左右、旋转用：plc+位置开关+普通（调速）电机

3）举例说，机械手适用：plc+位置开关+普通（调速）电机、上位机+plc+编码器+调速电机；

3、如果你的系统用plc+位置开关+普通（调速）电机就足够了，你就用“plc+位置开关+普通（调速）电机”，这个系统转换迅速，动作敏捷，使用、操作、维护方便简单，工作稳定可靠；

1.伺服驱动系统的误差特性

常规开环步进电机伺服系统精度低的原因主要由以下几个方面的误差因素造成的：

(1)对于步进电机，因工艺制造等方面的原因，其步距角不可能做得太小，定子、转子各齿距间存在制造误差，齿距不均，造成其运动具有步进感，产生振荡，各步距间存在步距误差。

(2)由于一般步进电机的功率较小，步进伺服系统中一般都含有如齿轮副、丝杠螺母副等传动副，它们间存在间隙，致使运动部件位移同指令值之间出现多值非线性关系。

(3)系统传动链中各传动元件的制造误差和磨损等造成传动误差，并随位移非线性变化。

(4)伺服系统中各传动元件的刚性不足，在载荷作用下产生弹性变形和塑性变形，且载荷不同，变形量不同，从而造成进给脉冲被“吃掉”的现象，严重时甚至出现爬行，使得输入输出之间也呈现非线性关系。

可见，各种非线性误差因素的影响，必然使执行机构实际位移偏离指令值，出现偏差，且呈现较强的非线性和不确定性特性。

2.闭环控制方法的确定

现代控制理论发展迅速，控制方法很多，应采用方案简单且控制效果又较佳的方法设计闭环控制系统，由于作为被控对象的步进电机伺服系统，具有较强的误差非线性和不确定性，如雷达罩天线座跟踪测量仪，在跟踪目标时，因室外风载荷影响而具有不确定性，致使输入输出的关系很难用一个数学函数式准确表达，因此很难求取用于这种场合下的精确的步进驱动系统的数学模型。这样，依据常规的控制理论和方法设计闭环控制器，其控制效果显然不佳，甚至不能满足要求。针对这种具有多种模糊性因素影响的被控制对象，进行有效控制的较好的方法就是采用模糊控制理论。模糊控制论的为这些问题的解决开辟了新的途径。近年，基于人工智能和神经网络的现代模糊控制理论已成为解决复杂、随机、不确定、时变系统控制的强有力的数学工具

（一）反应式原理

由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构：

电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即a与齿1相对齐，b与齿2向右错开1/3て，c与齿3向右错开2/3て，a’与齿5相对齐，（a’就是a，齿5就是齿1）

2、旋转：

如a相通电，b，c相不通电时，由于磁场作用，齿1与a对齐，（转子不受任何力以下均同）。如b相通电，a，c相不通电时，齿2应与b对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与c偏移为1/3て，齿4与a偏移（て-1/3て）=2/3て。如c相通电，a，b相不通电，齿3应与c对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与a偏移为1/3て对齐。如a相通电，b，c相不通电，齿4与a对齐，转子又向右移过1/3て这样经过a、b、c、a分别通电状态，齿4（即齿1**齿）移到a相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按a，b，c，a……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按a，c，b，a……通电，电机就反转。

由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。

不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用a-ab-b-bc－c-ca-a这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。

不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。

3、力矩：

电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量ф）当转子与定子错开一定角度产生力f与（dф/dθ）成正比 s 其磁通量ф=br*s br为磁密，s为导磁面积 f与l*d*br成正比l为铁芯有效长度，d为转子直径 br=n·i/r n·i为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）r为磁阻。

力矩=力*半径

力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态）因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。

（二）感应子式步进电机

1、特点：

感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。

感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双较电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行（a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为c=,d=.

一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。

2、分类

感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42byg(byg为感应子式步进电机代号）、57byg、86byg、110byg、（国际标准），而像70byg、90byg、130byg等均为国内。