西门子模块6GK7243-1EX01-0XE0常备

 机床对控制系统的主要工艺要求     

 ⑴ 主电机平滑起动，无级调速，运行速度为120-140包/分（约为38-40Hz）。点动速度15-20Hz。    

 ⑵ 低速时有转矩提升，快速制动。   

 ⑶ 机床可以长期运行，要求。   

 ⑷ 机床润滑系统的注油电机每2小时自动注油5秒（时间可调），也可手动加油。    

 ⑸ 干燥鼓两侧电热丝（2*360W）恒温加热，控制精度 50±0.05度。    

 ⑹ 发生故障时，应该能够显示故障名称以及发生的部位。     

 ⑺ 由于各种原因造成的不合格产品（烟包），应该在同一工位准确剔除。   

 ⑻ 对不合格烟包的处理及停机故障应该区别以下情况。     

  ① 油位低，离合器过载，挤烟等15种故障发生时立即停机。    

  ② 烟支空头，滤咀缺少等故障造成的不合格产品不停机，只发出声光报警信号，到的工位将其剔除。    

  ③ 铝纸漏装，内衬漏装等故障造成的不合格产品，需要立即停机，但可以点动运行并在的工位将其剔除。     

3．控制方案的实现     

      当车间工人把84毫米长的过滤咀码放在烟库内并起动机器，机器就以每分钟120-140包的速度生产出按一定规律排放好的硬盒，然后封装好透明纸贴好金黄色的拉线。尽管机器的生产速度很高，工艺动作要求复杂，只要充分利用PLC本身的特点，再结合生产实践，我们开发了一套简捷周密的逻辑控制方案，满足所有工艺要求。

       系统中使用了35个开关量输入信号，10个开关量输出信号。程序中应用了9种基本指令，10种功能指令（如 INC,MOV,BMOV,CMP,SFTL,ADD等），8个定时器，6个计数器，8个指针，28个数据寄存器（含断电保持型），共1100条语句。整个程序不仅实现了全部工艺要求，而且还增加了许多辅助功能，如生产时间和停机时间的统计显示，故障频次的统计，成品产量与废品剔除数量统计，日期时间显示，日产量班产量报表的生成打印输出等功能。此外还允许操作工人对一部分运行数据进行在线修改，利用人机界面上的触摸开关即可实现。

      由于PLC本身的性高，抗干扰能力强及有在线修改的能力，使我们的控制系统联机调试调整时间大大缩短，几乎省去了现场服务，一般操作工人或维修电工均可胜任调试工作。所以受到了厂家的普遍。     

4． 运行体会与经验     

① 移位指针命令SFTL的巧妙应用：     

      烟包在机器上有20个工位完成一系列封装工序，其中7种不合格烟包的故障监测传感器分别分布在1，2，4，7，11，13，17工位上。我们M100到M119内存区作为移位寄存器，利用同步脉冲作移位触发信号，就实现了生产中发生的任何1种或2种以上不合格品同时出现时，均可在同一个工位排序将它们剔除。（程序实例请见图5，6）  

② 为了满足成品产量的计数功能，我们设计了一段程序，大容量可以计数1亿包。按每分钟120包的产量计算，每天两班16小时，每月30天，可以累计2年的产量。这充分利用了PLC数据寄存器的功能。（程序见图7） 

三. 使用效果     

      1996年该机组由国家总公司及天津市津经委坚定其结论为：“该产品了，属国家同类产品水平”同年通过了IS09002体系认证。          

      该系列产品不仅成为生产厂家的拳头产品，而且由于的利润和税收，就为广大（厂）用户创造了十分可观的经济效益和社会效益。此外该系列产品还向中国香港，乌干达，越南，塔吉克斯坦，新加坡等国家和地区出口，为国家创收大量外汇。          

四. 今后的改进方向     

1． 使用旋转编码器，充分利用PLC的高速计数器功能，进一步简化程序。     

2． 增加通讯模块实现网络化，便于用户管理。     

3． 应用FXGP软件，选用FX2N-80MR解决远程通讯，实现网络调试，网上指导现场运行。为主机厂商和用户之间的技术交流架起一座方便快捷的网络桥梁，缩短地域之间的距离。进一步提高服务效率，节约成本。

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一．三菱变频器调速方式简介

    三菱变频器外部端子调速可分为模拟量调速和多段速调速。模拟量调速可用电压DC0~10V或电流DC4~20mA，进行无级调速。我厂用0~10V模拟电压作为给定量，进行开环调速；多段速采用外部输入端子SD﹑STF﹑RL﹑RM﹑RH，进行三段速调速。RL﹑RM﹑RH是低﹑中﹑高三段速速度选择端子，SD是输入公共端，STF是启动正转信号。如图3中，当Y10，Y11有输出时，变频器为低速运行；当Y10，Y12有输出时，为中速运行；当Y10，Y13有输出时为高速运行。变频器2﹑3原理与此相同。三段速分别设置为15Hz﹑30Hz﹑45Hz。在模拟量调速时，通过调整W1﹑W2的分压比设置KA1闭合时变频器高速运行，KA2闭合时为低速运行，当KA1﹑KA2都断开时，变频器为速；变频器2﹑3原理与此相同。通过编程，PLC根据操作台发出的信号，选择控制方式：模拟量调速或多段速调速。三菱变频器的多段速调速比模拟量调速有较（1）。

    二．系统构成

    根据工艺要求，灌装机的输送带分成若干段。A﹑B﹑C﹑D﹑E为输送带，M13﹑M14﹑M15分别为A﹑B﹑C带的拖动电机。D带与灌装机机械联动，E带由另一电机拖动。另外，各带上均有光电传感器探测瓶流速度。PLC根据瓶流调整各段输送带的速度。

    变频器1﹑2﹑3分别控制电机M13﹑M14﹑M15，主回路接线图略。PLC为FX2-64MR。FMA﹑11是来自灌装机变频器0~10V的输出信号，经过信号隔离器的转换作为变频器1﹑2﹑3的控制信号。图中KA1-6为辅助继电器。W1-6为分压电位器。PLC的输入端子略。FMA﹑11是来自灌装机主机变频器的输出信号。两图中的PLC为同一PLC，图2中的COM6接DC24V电压，控制辅助继电器。

    三．控制思想

    变频器1﹑2﹑3的调速方式为两种：1.来自灌装机主机变频器的模拟信号DC0~10V，经过隔离器转换为线性DC0~10V，再经过电位器分压作为变频器1﹑2﹑3的给定信号，以控制电机M13﹑M14﹑M15,这样可以做到输送带与灌装机的速度很好匹配;2.采用多段速控制端子SD﹑STF﹑RL﹑RM﹑RH，通过PLC编程，由PLC发出控制信号以控制速度。PLC根据灌装机操作台发出的信号来判断使用那种速度控制方式，又根据瓶流情况选择高低速。在模拟信号控制时是通过辅助继电器KA1和KA2,KA3和KA4,KA5和KA6的组合，经W1﹑W2,W3﹑W4,W5﹑W6分压控制变频器输出速度。在多段速时通过PLC的输出Y10﹑Y11﹑Y12﹑Y13,Y20﹑Y21﹑Y22﹑Y23,Y24﹑Y25﹑Y26﹑Y27分别调节各个变频器的输出频率以达到多段输送带的速度匹配及与灌装机的速度匹配。在模拟控制方式调整中，电位器分压比的调整是个关键，通过生产调试中摸索，终于找到了比较好的速度匹配。分压比一旦调好，不得随意改动。

    四．应用效果

    在两种速度控制方式下，分别调整各变频器的多段速度频率及电位器的分压比，做到了输送带速度与灌装机速度很好的匹配，运行稳定。实践证明FR-A540E变频器满足啤酒灌装生产线输瓶带的调速要求。提高了生产效率。此种变频器控制方式也可用于其他需要速度配合的电机变频调速

1、引言
自来水厂的制水过程是从水源地取水经输水管网至水厂，处理达标后通过配水管网送至用户。惠州市江北水厂是以东江河水为水源的水厂，从取水泵站至水厂约3KM，一期工程设计供水能力为20万吨/日，1999年9月22日正式供水。该厂采用集散测控管理系统，控制方式采用PLC+PC的监控方式，设制一个控制主站和四个现场分站，各PLC站之间通过三菱MELSECNET/10网通讯，控制室与各计算机之间用三菱通讯模块A1SJ71UC24-R2通讯，现场设备的控制方式分为手动与自动两种控制方式：手动时PLC监测设备的运行状态;自动时PLC监控设备的运行。江北水厂所有的PLC均采用三菱AnS系列，完成了逻辑控制、过程控制、PID等多种控制任务。江北水厂所涉及的变频控制采用三菱变频器，它们与PLC配合达到了优控制。上位机采用美国Inbbtion公司的FIX组态软件及国产组态王软件。

2、江北水厂对控制系统的要求
1）、分散性
根据江北水厂工艺的特点，分为取水泵站、投矾车间、投氯车间、反应池、平流滤、滤池、清水池、供水泵站等。由于主体设备过于分散因此需要控制系统设计成几个不同功能的分站，通过网络使各个站之间既立又关联，互不影响地进行各自的控制任务。 内容来自www..cn
2）、集中监控
为了确保供水水制，操作人员需要在中控室对整个水厂的生产情况了解，并进行集中监控。
3）、性、性
水厂的、稳定运行直接关系到千家万户，所以从控制系统的结构设计、软硬件产品质量到控制程序编制等各个环节都是高性的。
4）、可维护性
系统在系统软件、应用软件和硬件方面具有强大的报警和故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和维护。
5）、可扩展性
系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来水厂的扩建及系统的变打下基础。
6）、开放性
开放性是用户对控制系统的普遍需求。随着计算机和网络技术的发展和应用的普及，人们越来越需要过程控制系统与管理信息系统交互信息，从而实现管理与控制一体化。终达到向管理要效率，向管理要效益。尽管各控制系统生产厂家在现场控制器模块级还不可能开放或通用，但要求上位机监控系统具有开放性，例如：监控系统应基于微软公司的bbbbbbsNT、2000或9X平台，支持各种规范的协议如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。

3、 控制系统构成
1）、 控制系统硬件

近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，性高等方面具有特的优点，在各个领域获得了广泛应用。
 作为国内大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户。
2 系统结构
上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，。对多色机而言，因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到控制，其中包括本位机组的急停，按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。
 由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。
 在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm ,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。
 触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。
3 软件设计

3．1 给纸设计
印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：
在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。

3．2离合压设计
 离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。 
印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。
3．3 人机界面设计
在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，同时也可方便监控。 
4． 结束语
印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏]监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。总之，三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。