西门子6ES7277-0AA22-0XA0大量供应

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    1 引言

塑料封切机是加工塑料包装袋的机械设备;精度、速度和稳定性直接影响到所生产胶袋的质量和生产效率。为了提高设备的性和提升设备的生产效率，中达电通开发了自动控制封切机系统，以PLC、变频器、伺服、人机界面，取代旧有复杂的“继电—接触器及刹车离合器等控制机构”，使客户在原有的成本上，得到高的服务。该系统是中达电通又一个典型的系统整合成功应用案例，整个系统根据台达产品在系统整合方面的特点，采用台达DVP-ES PLC、VFD-A变频器、ASDA伺服驱动器及DOP-A人机界面;在保证工艺控制要求的情况下，大大提高了生产效率，同时亦为客户降低了维护及采购成本，为用户提供了高附加值的解决方案。本系统主要效能包括;

(1) 效率提高;

(2) 生产良品率提高;

(3) 封切精度提高;

(4) 方便调适;

(5) 运行平稳;

(6) 操作简便。

2 工艺简介

主要工艺过程包括三大部份;送料、封切、出料(成品), 图1示出塑料封切机外形图。

图1 塑料封切机外形图

主要过程为封切动作，主要有以下几种情况: 白袋封切运行、色标封切运行与回切封切运行，主要工艺详述如下。

2.1 白袋封切运行工艺

(1) 系统上电

·温度控制设备会先调节封的温度，使封的温度达到设定的需要，手动调整切的位置，达到封切长度的需求。

·调节变频器使送料、封切速度及出料的速度达到产量要求，一般情况由变品器速度决定封切速度，工艺中要求封切中变频器单个运行速度一定要大于伺服送料速度。

·调整送料直流电机速度，使送料速度与变频器速度配合，通过直流电机的速度达到一定的张力控制，保持原料的平直。

(2) 自动运行模式

·变频器通过机械连杆装置使送料、出料、封切的速度达到协调控制，送料与出料同步进行。

·封切在主电机通过机械传动装置控制封切上下往复运动。

·封切完一个胶带，通过传感器触动PLC对封切工作计数一次。

·当系统接到人机界面或控制盘上按下停止键，系统会立即停机，封切会停止运行回复到高位处，方便手动排除故障，取出问题的胶带。

·在系统设定的批量生产个数将到达前，系统会提示报警，到达批量生产个数系统将自动停机并将计数值清为零;待系统停机达到继续运行时间，系统会继续自动运转(不需按按钮)，从新开始计数。

(3) 手动运行模式

·手动运行工艺与自动运行工艺要求一样，差别在于如果系统设定在手动运行模式，则当批量个数到达后，系统会自动停机，需要再次按下按钮后，系统才会再次运行。

2.2 色标封切

色标封切的加工过程如图2所示。加工过程特点述说如下:

图2 色标封切的加工过程

·色标封切的工作原理与白袋运行原理相似，也是封切在低位时伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带以系统设定的塑料袋长度转动一次;

·色标封切与白袋运行的差异在于色标封切时，会产生累积误差，累积误差过大时会影响塑料袋封切的品质，所以色标封切到达一定的累积误差后，就要进行停机及误差补正;

·色标封切—封切到达低位点时，系统会自动对批量计数一次，同时每追到一次色标信号时计数一次(当没追到色标信号时，追色不计数)批量的计数次数与色标的计数次数的差值等于设定的追色误差次数时，系统停机且报警;

·追色理想的情况是使用色标信号来控制封切及停机，这样可以做到封切没有累计误差，由于封切机对精度要求0.5mm，一方面强调速度，故可以根据客户需求自行选择。

2.3 回切功能

·系统回切功能的目的是为了防止“在封切时由于温度太高导致塑料袋溶化与辊轮相粘，造成下次送料在切处堆积”的缺失;

·当系统设定为回切功能开始送料时，伺服先会反转回切设定的长度距离后停止，然后再正转“回切长度和设定袋长距离之和”后停止;

·回切运行时，需在人机上设定的口袋长度，采用回切会降低系统精度，所以使用过程中将回切速度开放给客户，以利客户调整速度改善精度。

3 系统简介

根据封切机系统的特点和功能要求，将整个系统主要分为控制系统、伺服驱动系统、监控系统、变频器调速系统四大部分。

(1) PLC控制系统

控制系统采用台达DVP ES系列的PLC作为主控，台达DVP-14ESPLC 具有8个输入点及6个输出点，该PLC主机自带两个串行通讯口，一个为RS485通讯口另一个为RS232通讯口。

选用ES PLC的原因;

·在原有的成本基础上，提供高厂商产品的附加;

·ES PLC 具有的双通讯口，可以运用通讯的方式，简化系统程序以及配线，完成系统整合与控制;

·PLC对伺服的控制是以通讯的方式完成，而不是由传统的PLC发送脉冲的形式来控制伺服，以通讯的方式对伺服位置、转速等参数进行设定与控制，具有度高、的特点;

·与台达伺服、人机界面等产品，可透过通讯及内部协议，强化了工作效率;

·台达伺服特有的定位功能，是实现封切机单轴控制的关键，台达伺服编码器10,000线以及伺服内部自带定位模块的功能，使在同等精度的情况下，PLC的运行速度能远远其它PLC;同时因为伺服具有输入/输出的灵活定义性能，省去了PLC对的定位需求，也使开发过程变得简单、容易。

整个控制系统是以PLC的输入输出实现逻辑控制，通过通讯来实现对伺服的控制、人机命令的执行及状态的显示。PLC系统架构图如图3所示，I/O点规划见附表。

图3

附表 PLC I/O点规划表

(2) 监控系统—人机界面

台达人机界面采用bbbbbbs RTOS的技术，系统具备多任务及实时性的功能，所以比传统单工系统人机界面具有速度、响应快及稳定性高等优势。

本系统使用台达DOP-A系列5.7”单色人机界面，对系统进行操作、监控制和参数的设置，主要的工作包括;

·运行模式选择(手动、自动);

·控制功能(运行、停止、寸动前进、寸动后退、清零、追色、补码、回切功能选择);

·参数的设置(封切速度、批量、停机时间、总数、切带长度、封切速度、误差次数);

·监控及报警讯息。

人机界面操作方便，故障、报警信息简要明朗，通过人机界面可以大大方便操作员对塑料封切机的控制，提高生产效率。人机主要画面如图4所示, 图4(a)为正常运行显示界面,图4(b)为参数设置界面,图4(c)为功能选择界面。

图4 人机画面图

(3) 伺服驱动系统

台达ASDA系列伺服由低惯量100W到中惯量3kW产品齐全，其功能除了传统伺服驱动位置控制、速度控制及扭力控制外，开发了伺服驱动的新技术—强健性控制;所以ASDA系列伺服具有响应速度快、低转速具有高刚性而且非常稳定运转等优异的特性。

伺服系统是封切机的执行机构，它的好坏直接影响到切袋的精度和系统的稳定性。本系统充分展现了台达伺服系统的优势—通讯能力及内含NC控制器的功能，PLC通过通讯的方式与ASDA伺服进行控制，达到、高速度的要求。

(4) 变频器调速系统

变频器调速系统主要是对系统的送料速度、封切速度、出料速度进行调节控制，使送料、封切、出料达到很好的协调工作。本系统由成本和操作人员的习惯考量，仍采用了旋钮式的变频器调速装置，此方案具有方便、直观的特点。

(5) 其它辅助系统

系统其它辅助系统还包括温度控制系统和气动打孔装置。温度控制系统采用了简易温度控制调节系统，通过调节温度盘的旋钮，可以调节到用户需要的恒定温度，该系统具有方便调节、价格低廉、恒温性好等特点。气动打孔装置主要是对塑料包装袋(有的食品包装袋需要打孔)进行打孔，通过安装在轮轴上的位置传感器，当轮轴转到设定的位置后，信号会触发气阀打开，完成打孔的动作。

4 操作与调试

(1) 机械设计时，需要满足:

·(主)变频器频率工作在60Hz时，切与封来回往复运动达140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2500P/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;故需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200℃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合格的标准)。需注意当主电机转速较快时，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) 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、伺服电机编码器的线数以及出料辊的周长，可计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲时，伺服电机就驱动出料辊转动带出一定长度的胶袋，如此即可实现定长控制。

(5) 色标封切时，PLC若在设定批量内检测不到时色标累计达到设定的保护值，需停止电机运转，并提示报警。

(6) 当回切功能运行开时，需确认设定回切长度是否工作正常及切袋是否准确完善。

(7) 外接旋钮调位器可对主电机、送料电机、出料电机进行调速;人机界面上伺服速度的设定值可对伺服调速。

(8) 系统包括:自动运行模式、手动运行模式及手动调试模式;自动/手动运行模式为生产操作模式，手动调试模式在调机或维修时使用。

5 结束语

提供客户稳定的系统集成方案是中达电通经营的宗旨，该塑料封切机项目，结合了台达PLC、变频器、伺服和人机界面等产品，为客户开发了一套稳定的系统，不但满足了工艺要求，提高了设备的性，提升了客户设备的工作效率

1 引言

用Atmel89c2051来PLC的控制，能集单片机控制和PLC控制的优点。单片机控制作为嵌入式系统的技术，具有高性和高性价比，而且小巧灵珑、廉;PLC控制中的梯形图编程与继电接触控制电原理图相似，简单易学，深受电气技术人员的欢迎。笔者设计了以89C2051单片机为主控芯片的硬件线路，以此板为硬件平台，允许用户先按梯形图对控制对象编程，这对继电接触控制技术较为熟悉的电气技术人员来说了方便。由于板本身是一个不带编译程序的PLC的单片机应用系统，所以，先要将梯形图转化为MCS51汇编指令程序。然后，用51系列器，对转化后的汇编源程序进行编辑、编译，直至输出Inbbb HEX文件，并将此十六进制文件的内容写入到89C2051芯片中。后，将固化好的89C2051芯片插入其板座子上，就能成功地进行预定的PLC的控制了。

该电路板价格低廉，使得使用者购买上千元的PLC，就能进行PLC的控制。因此，它又十分适合做成的功能电路模块而开发成产品，还特别适合于教师在讲述PLC控制时的演示实验。同时，只要修改89C2051芯片中的程序，就能改变板的控制功能，所以板又是“柔性”的。

2ATMEL89C2051单片机PLC电路原理

2.1电路板的电路原理分析

ATMEL89C2051是20引脚的与8051兼容的8位单片机。它内部含有2K字节闪速存储器，正是闪存的特点，使得ATMEL89系列单片机具有读写容易、价格低、功耗低和掉电信息不丢等优点。这也就是笔者在硬件结构上想到了用ATMEL89C2051作为PLC控制电路的主控芯片。图1给出了用89C2051单片机PLC简化后的电路原理。图1左下部分是电路板的输入电路，由SB1～SB5、R3～R7和作为输入口的P3组成，5个开关的状态分别输入到P3口的P3.2～P3.5和P3.7。例如SB1和R3相连端是与引脚P3.2相连的，SB1未按下时，由于下拉电阻R3接地，输入到P3.2的是低电平;当SB1按下时，5V电压就通过开关SB1加到了P3.2，输入到P3.2的是高电平。这里只用了P3口的5条口线，留下的P3.0和P3.1还可以接2个开关，可以参照图1进行扩充。

图1中C2、C3和CR1晶体振荡器与单片机内部振荡器组成的振荡电路构成了时钟电路。C1、R2构成了上电复位电路。SB6按键按下后，将引起按键复位。

下面来分析图1右边部分电路，右边部分是电路板的输出电路，P1口是作为输出口来使用的。P1.0的输出电路由R8、R9、R13、发光二管D1、三管T1和微型继电器KM1组成。R8是 P1.0的拉升电阻，又同R9一起给三管T1提供偏置电流。P1.0输出信号经过三管T1反相放大，去驱动继电器，再由继电器去驱动执行机构。当P1.0输出低电平时，三管T1截止，T1的集电为高电平，发光二管不亮，继电器KM1也不得电。反之，当P1.0输出高电平时，三管T1饱和导通，T1的集电为低电平，发光二管点亮，继电器KM1也得电。可见发光二管的状态与继电器的通断状态是一致的，所以可以将发光二管作为反映输出机构状态的指示。P1.1的输出电路由R10～R12、发光二管D2、三管T2和微型继电器KM2组成，其工作原理的分析也是一样的。不过图1中只用了P1.0和P1.1两个口线，留下的P1.2～P1.7还可以接6个输出驱动电路，如果需要的话，可以参照图1进行扩充。

2.2电路板与被PLC的输入/输出端口之间的对应关系

要明确图1电路与被PLC的输入/输出端口之间的对应关系。从图1可以看出，89C2051的P3口对应为PLC的输入口， P1口对应为PLC的输出口。表1中按端口顺序给出了一种对应关系，P3.0～P3.5依次对应的是X000～X005，P3.7对应的是X007;P1.0～P1.7依次对应的是Y000～Y007。指出表1给出的仅仅是一种对应关系，可以按照实际的输入/输出情况进行对应，如也可以将P3.7对应为X000，等等。

3板的编程思路

3. 1 梯形图与MCS51汇编指令间的一一对应关系

能否把FX2系列PLC的梯形图转化为51汇编指令程序呢?笔者想到了89C2051具有布尔代数指令,特别是其中的位操作的逻辑指令，可以用这些位操作逻辑指令来替换FX2系列PLC的梯形图中的对应的基本逻辑指令。例如，可以用MCS-51的位与指令来替换PLC的接点串联指令，可以用MCS-51的位或指令来替换PLC的接点并联指令。下面将在PLC控制中经常用到的可以替换的指令用表2列出。

从表2知道，MCS51汇编指令与PLC的助记符指令间的确存在着对应关系的，可以用51单片机的ANL C，BIT指令来代替PLC的AND指令，用ORL C，BIT指令来代替OR指令，用MOV指令来代替LD、OUT指令，用51单片机的跳转指令LJMP/AJMP来模拟PLC循环扫描描，等等。由于PLC的梯形图与其助词符指令之间也是一一对应的，如常开接点的串联对应AND指令，常开接点的并联对应OR指令，这样，就可以用等效替换的方法将梯形图转化为51汇编指令程序了。替换中常用的方法是：接点串联使用与指令，接点并联使用或指令，具体如何转换将在下面的编程实例中详细说明。

3. 2 编程实例

图2为两台电机顺序控制的PLC控制梯形图。控制功能如下，当按下X002按钮后，使Y000得电而驱动泵电机动作，同时使下一梯级中的常开Y000闭合，从而使得再按X004，Y001才会得电而驱动主电机动作;否则，未按X002按钮，而先按X004按钮时，主电机将不会动作。按X003按钮后，只有主电机停止，而按X001按钮后，两电机才会同时停止。现在要求改用板来实现两台电机顺序控制。

改用板的编程思路是，要确定板与被PLC的输入/输出端口之间的对应关系，可按照实际的输入/输出情况进行对应，其中输出端口之间的对应关系如表1所示，而输入端口之间的对应关系如表2所示。对图2中的梯形图按照上述确定的输入/输出对应关系进行替换，就可以得到用板的两台电机顺序控制的梯形图如图3所示。

接着，可以用等效替换的方法将梯形图转换为51汇编指令程序了。例如对于图3梯形图中的个梯级就可以按表2 MCS-51位操作指令与FX2系列PLC的基本指令对应关系进行转换，接点串联使用与指令，接点并联使用或指令。

按此方法对图3的梯形图进行转换，得到板两台电机顺序控制的MCS51汇编指令程序如下：

接着，就可以用51系列器(如万利MedWin)，对转化后的汇编源程序进行编辑、编译，直至后输出Inbbb HEX文件。将此十六进制文件的内容用编程器(如炜煌的WH-200B)写入到89C2051芯片中。后，将固化好的89C2051芯片插入其板座子上，就能成功地进行预定的两台电机顺序控制了。

4总结

用本文所述的用AtmelAT89C2051PLC控制方法，已经成功做成的功能电路模块，如控制电机运行的星形-三角形减压起动电路模块，电机顺序起动运行电路模块，广告灯控制电路模块等等。由于该电路板小巧灵珑、价格低廉，也十分适合教师在讲述PLC应用时，购买上千元的PLC，就能在多媒体教室演示PLC的控制实验，较为生动地讲授学习梯形图编程。此外，电路板整合了MCS-51单片机控制和PLC控制两门技术，还被成功用于本市期维修电工技师培训的单片机和PLC应会项目和考核项目。