西门子6GK7243-1GX00-0XE0大量供应

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PLC 自上个世纪60 年代产生以来发展为，应用范围也越来越广，内部的逻辑编程代替了复杂的继电器控制电路。触摸屏具有友好的人机界面，代替了按钮操作板。此套自动接版机就使用了三菱A 系列PLC 和GP2000 触摸屏来实现自动接版。自动接版机安装实施，工厂车间内代替传统人工手动接版，改进人工接版慢、接版质量不高的问题，同时减少接版面积，节省接版时间，提高性。

1.控制对象及实现功能

该系统是整个PS版生产线传动系统的一部分，是专门处理PS版接头的自动焊接装置。系统针对铝型PS版接头的叠加焊接的自动控制系统。控制对象有PS版用开卷UW、松弛辊、自动接版机的控制、刹车、启动压板等，如图1所示。

接版时，自动接版机需要完成以下动作：PS版的止动;焊接部分张力松弛;旧PS版的焊接前固定;旧PS版裁切并自动卷回;新PS版叠加固定;焊接起始点检测及高频焊接;焊接终点检测并停止焊接;各固复位。

整条生产线正常运转期间，自动接版机处于零位待机状态。当卷尾传感器检测到卷尾信号，PLC 输出刹车信号至电/空转换器，控制刹车片止动辊，同时由电气阀控制压辊压住PS版，防止PS 版滑动，完成止动。同时储料工作保生产线正常运转。

刹车完成后输出信号通过PLC 控制UW1 停止反向扭力，使UW1 至刹车辊之间没有张力，再向上移动松弛辊，使PS 版松弛，以**在接下来的工序里面不会出现PS 版拉出现象。

为了防止裁切、焊接过程中PS 版松动，准确顺利接版，对PS 版的固定分成五个步奏，旧PS 版前压板，旧PS 版后压板，旧PS 版吸盘，新PS 版压板，新PS 版吸盘。当松弛辊使PS 版松弛后，旧PS 版前压板先固定，旧PS 版压板和吸盘再使旧PS 版紧贴接版台，方便裁切和新PS 版的放置。

旧PS 版固定好之后，PLC 设定时间延迟，控制变频器驱动皮带带动切切断旧PS 版，并控制UW1 卷回剩余旧PS 版。此时，新PS 版已经准备就绪，对齐放置好新PS 版之后，利用新PS 版压板和新PS 版吸盘固定新PS 版，如图2。

利用激光传感器检测焊接起始点并进行高频焊接，直到色标传感器检测到PS版结尾为止停止焊接，焊接完毕之后各个压板自动抬起回复零位，并控制UW2恢复生产张力，停止刹车恢复正常生产。

利用自动焊接技术能**焊接点结实，焊接点小、焊接速度高等特点，，正常的一次焊接需要100s 左右，提高了生产效率，大限度的减少PS 版浪费。在整个焊接过程中，触摸屏画面直接显示焊接的过程是否正常完成，并且把完成情况显示出来，如果出现故障，触摸屏会自动报警并显示故障原因。对不同规格的PS 版可以设定焊接力度和焊接距离。

2 控制部分的组成及连接

该系统的控制主要是PLC 和触摸屏，PLC 通过变频器控制切变频电机、焊接头前后移动电机、和焊接头左右移动电机，从而准确控制移动的方向和速度。PS 版的固定压板、焊接头焊接压力通过减压阀和电磁阀控制，使用激光检测器，可以在焊接头下压之前，远距离探测焊接标志，并通过激光传感器控制色标传感器的工作时间。

在整个焊接过程中，需要设定准确的时间延迟，合理紧凑的逻辑控制，如图3。

已经介绍过如何固定新旧PS 版，准备动作完成以后发出焊接信号，这里以半自动焊接过程为例来具体说明。根据PS 版的宽幅不同，设置了3 个音波发振器：S 侧、C 侧、N 侧。三个发振器是同时动作，因此PS 版边界由S 侧传感器和N 侧传感器检出即可，并且在焊接前的准备工作已经把发振器的间距设置为PS 版宽度的三分之一长，以避免重复焊接。如果PS幅面比较窄的，可以只使用中间的C 侧发振器，这样C 侧上的传感器既要检测发振信号，还要检测停振信号，这就要求在程序上互锁：停振信号的检出是在焊接发生一段时间之后才能动作。焊接过程包括以下步奏：发振器前进;检测到PS版开始边界发振器下降并开始焊接;焊接过程检测到PS 版结尾边界停止焊接并上升;发振器恢复到原点。这样焊接动作就完成了。 

 

发振器恢复原点需要的时间是3s—5s，这个需要设置时间延迟，以保恢复，这是可以释放前后夹板和吸盘，根据释放动作时间的长短设定时间延迟，然后再发出恢复PS 版张力和释放刹车的信号。

3 控制逻辑及软件编程

本控制系统使用了三菱PLC 和GP2000 的开发工具，PLC 使用梯型图，是面向过程控制的开发软件，可以随时连接上位机PC 进行现场运行监控，了解每个动作的运行时间，出现哪些故障等。

本控制系统分3 种操作方式：全自动操作，半自动操作和手动操作。全自动操作是在正常生产中到卷尾使用自动接版，全部动作都自动完成，这就需要设定好每个动作的时间延迟，**整个控制过程连贯紧凑，且在短时间内完成焊接并恢复正常运转。半自动操作是在中间的张力切断、松弛辊动作、前后压板控制、焊接启动、张力恢复动作需要人手动操作，其他动作仍是自动控制。手动控制则是每个动作，每个步奏都需要人为操作。

触摸屏画面也相应分为自动操作画面、半自动操作画面和手动操作画面，每一个动作完成情况动会在触摸屏上显示，也可以在触摸屏上直接操作。触摸屏画面包括操作画面、状态显示画面和故障显示画面，如图4。每个画面都可以通过选择键相互切换。

4 生产调试其他注意事项

除了触摸屏监控显示之外，还设置了按钮、各个显示灯及急停按钮，对操作工人来说，有双保险的作用。对该控制系统设计安装之后，工作过程还需要注意一些问题：

(1)检查外接电源、气源，**外接电源、气源能达到设备要求;

(2)检查外接设备运转情况：刹车辊工作是否正常，张力检测器是否准确，松弛辊是否能正常运转，UW能否正常提供反向力矩等;

(3)检查设备本身各个部件是否运转正常，包括切的正常运转、焊接头前后移动、焊接头左右移动是否能正常运转;

(4)确认整个接版机是否处于复位状态，并且没有报警。检查完毕之后可以试运转，试运转期间注意观察，如果出现紧急情况，马上按下“紧急停止”按钮，停止系统。

5 总结

在此自动接版设备中，控制系统达到以下目的：

(1)代替了传统的人工接版，两人即可操作，节省了操作时间，提高了工作效率;

(2)使用高频震动接版，减少了焊接面积，节省了PS 版成本，且操作，避免了手动接版出现的隐患，提高了性;

(3)使用触摸屏，有良好的人机界面，代替了传统的按钮操作，可随时监控每一个动作的完成情况，提高了工作销率。在本系统中，使用了PLC、触摸屏、变频器、各种传感器及限位开关，对整个设备的动作过程进行保护和监控。

：滚筒式叶片回潮机是目前厂制丝线前段处理烟块的重要设备，它将干燥烟块进行前期的增温增湿处理，以提高叶片的韧性和耐加工性，满足后续的制丝工艺要求。为了**叶片的水分达到设定值的允差波动范围内，运用了计算机技术，采用新型的西门子S7-400 系列PLC 自动化控制系统，使回潮机各项性能指标达到工艺要求。

1 引言

叶片回潮机是厂制丝车间生产线中的重要设备之一，主要用于厂制丝线前段处理打叶复烤烟片、白肋烟片、薄片、晒烟及香料烟烟片的设备。随着打叶复烤技术的逐步推广，厂制丝车间的原料逐步实现了片烟化，滚筒式叶片回潮机因其具有较高的防护性和可维护性，松散回潮效果好且造碎低的特点，目前使用较为广泛。它是通过滚筒的转动、输送，在完成烟块松散的同时，将烟块松散成叶片，对叶片进行增温、增湿处理，提高烟片的含水率和温度，并以提高叶片的韧性和耐加工性，满足后续的制丝工艺要求。

2 系统构成及工作原理

滚筒式叶片回潮机的控制系统由传动系统、管路系统、热风系统、电气系统等组成。其中，传动系统采用变频调速控制，使滚筒在20r/min 以下的范围内旋转。管路系统包括蒸汽管路、供水管路和压缩空气管路三个部分。

如图1 所示，烟片沿物料方向行进，经过电子秤、振动输送带进入滚筒并在滚筒的轴向倾角及滚筒内拔料杆的疏导作用下，翻滚向前，从而使得未松散的烟片得到一定的机械松散。当叶片在滚筒内部增温湿区域时，前(后)端加水阀与前(后)端蒸喷雾化阀开启，根据电子秤测得叶片流量和出料口水平输送带上的水分仪反馈值控制气动调节阀的开度以改变前(后)端加水量，增湿水与蒸汽被输送到双介质喷嘴及蒸汽喷管中混合后呈雾状喷射出并洒落到叶片上对叶片进行增温和增湿处理，未松散的烟片因受热吸水舒展而松散成叶片。出料温度则是利用热风风管上的测温仪测得热风温度反馈值调节物料增温湿阀开度改变喷入滚筒内蒸汽的流量，从而达到自动控制出料温度。

3 主要控制变量及控制方案

在松散回潮工艺中，影响烟叶质量的主要因素为水分和温度，因此，可以划分为水分控制和温度控制两部分。

3.1 水分控制

由于受片烟在滚筒内的松散位置和程度以及流量的影响，采用串级调节系统直接控制出口水分的系统很难达到平衡。而因烟叶复烤工艺，来料烟片水分均为一个恒定值，因此可以采集延迟后电子秤来料流量F 并设定一个经验加水系数K，得到应加水Q,并按一定的比例将应加水量Q 分为前室加水Q 前及后室加水Q 后，即Q=Q 前+Q 后。

加水量：Q=F×K (1)

设入口水分P 入口(恒定值)，出口设定水分P 出口(水分仪测量值)，入口流量为F，则有：

来料干量=F×(1-P 入口) (2)

出口流量= 来料干量/(1-P 出口) (3)

而应加水量=出口流量-入口流量，则代入(2)、(3)有：

Q=F×(P 出口-P 入口)/(1-P 出口) (4)

对比(1)、(4)可知K=(P 出口-P 入口)/(1-P 出口) (5)

在实际生产中，考虑到喷入滚筒内的蒸汽本身带有水，可适度降低K 值。

如图2 可见，由电磁流量计采集到实际加水量Q 实际，经PID 反馈控制电器阀门定位器调节加水量，同时用出口水分与工艺设定水分的偏差微调加水系数，使实际加水量在计算应加水量的周围作少量变化。

3.2 温度控制

在生产过程中，保持滚筒内一定的温度，有利于所加的水分进入到烟叶的纤维组织中。而在加水量一定的情况下，为保出口烟叶的水分稳定，保持筒内温度的稳定。而筒内温度的调节主要是依靠调节热风管道的温度。因此，在保持热交换器加热阀门一定开度的情况下，使用一体化温度变送器直接测量热风管路回风温度来反馈控制物料增温湿阀从而调节滚筒内温度(如图3 所示)。

4 控制系统硬件及网络配置

滚筒式叶片回潮机的控制系统是以西门子S7-400 系列PLC 为的自动化控制系统。西门子S7-400 系列PLC 有如下几个优点：

(1)处理速度快，响应时间短，适合于过程控制行业中需要处理大量数据的任务，确保制造业中高速运行机器的机器。 

 

(2)强大的通讯能力和集成接口使协调整个网络和通过从站控制底层通讯线路方面表现出色。

(3)采用模块化结构设计，具备强大的CPU 性能，CPU 的资源裕量**增加。

如图4 所示，鉴于部分设备如人机界面、红外水分仪、电磁阀阀岛、温度传感器、流量计、DP/PA 连接器等设备等不具备PROFINET 接口，使用PROFIBUS-DP 网络。同时，由于控制现场各类4-20mA 的模拟量控制仪器仪表较多，使用PA 现场总线网络，可以省去大量采集模拟量控制信号所需的电缆。

5 控制系统软件设计

回潮机控制系统的由S7-400 PLC 构成，控制程序由梯形图和语句表实现。梯形图控制程序实现将入口烟叶水分的经验值、延时后电子秤流量和不同牌号烟叶出口水分设定值换算成加水系数，并以此按一定比例分配到前室加水及后室加水的阀门控制上，通过出口烟叶的水分反馈值，实现对出口水分的PID 闭环控制;在温度调节上，按不同牌号烟叶的工艺要求，根据热风管道回风口的温度反馈值和设定温度的偏差，对增温湿蒸汽调节阀进行控制从而实现滚筒温度的变化。

同时，PLC 程序还根据松散回潮工艺要求，控制滚筒电机变频器在不同工艺阶段保持相应的转速。PLC 控制程序除了完成正常的工序控制外，还实现对电气设备联锁、过热和过电流的检测与报警等功能。系统通过上位机监控程序实现对回潮机工作状态的自动化操作、自动化管理和实时监控。上位机软件采用西门子组态软件WinCC V6.0 编制，主要功能包括：(1)实现显示设备的工艺流程;(2)显示电动机、光电管、各控制阀门的工作或故障状态;(3)可下发烟牌批号、牌号、各项工艺参数等指令;(4)实现远程联机自动化控制操作和实时监控及采集实时数据。

6 结束语

通过S7-400 PLC 的控制，能及时有效地对烟叶的水分、温度进行响应，**叶片的水分、温度在设定值的允差波动范围内，提高了的内在品质，**了产品的质量。

机组压油装置自动测控系统在铜站使用了4套、龚站使用了7套,渗漏排水自动测控系统使用了9套,大坝溢洪门自动测控系统1套,主变冷却器5套。

从以上投运的PLC装置的实际运行情况看,PLC装置运行、、稳定;采用以可编程控制器为及高的外围自动化元件组成的自动测控系统,改变了传统的测控方式,它取代了传统的调整困难、容易疲劳受损的接点压力表计、机械式压力继电器,这种全新的系统测控模式自动化程度高、运行、功能齐全,具备完善的自动控制、保护及信息传递功能,能地实现系统自身工作状态的自检,外围设备故障状况判断,并具有较强的故障容错功能。地数据显示功能为检查和分析设备的运行情况提供依据,从而提高了综合管理水平。

4结束语

龚嘴水力发电总厂从1996年开始进行综合自动化改造工作,其目的是为实现水电站“无人值班、少人值守”,而原有辅机控制很难满足“无人值班、少人值守”的要求。在辅机及公用设备控制系统改造中,我厂选用PLC控制而没有采用计算机监控系统现地LCU进行控制有以下几点原因:

(1)水电站辅助设备(如压油装置、盖排水泵等)即使在机组停机状态下,也要按其监视的工况自动控制启停,如果这些辅助设备控制全部由计算机监控系统来完成,势必要求机组LCU在停机状态时也不能退出检修,这时,对LCU的性和可用率提出了不切实际的要求,在技术上和经济上都是不可取的。目前,随着新技术的发展,已采用PLC实现控制以提高性。当计算机监控系统暂时不可能与机组同步投运,或者监控系统出现暂时故障而短时退出时,为保机组的运行,除少数的辅助设备(与机组运行同时工作的如技术供水系统、主轴密封水等)可由机组LCU实现自动控制外,其它辅助设备宜分别设置专门的自动装置。

(2)水电厂的公用设备主要包括高、低压气系统、排水系统等,这些设备安装位置分散,相互立、自成系统,只需靠各自的自动化元件,按其监视状态和给定的运行方式立进行控制,自动控制的逻辑比较简单。为满足调试与运行管理的需要,一般都分别设制现地控制屏,如果将这些分散设备的自动控制都集中到计算机监控系统的公用LCU上则连接电缆增加很多,干扰难防,对公用LUC的性要求太高,从而增加了计算机监控系统编程与调试的难度,使得自动控制难以实现。

(3)PLC操作简单、维护方便,PLC编程语言标准化,步进阶梯图易懂。

(4)从经济方面来讲,PLC的价格较之相同测点数量的LCU模件的价格要低得多;在性方面,PLC由于具有上述能够自成系统立对设备进行监测控制的特点,即使计算机监控系统或其它各系统发生故障不能运行时,也不会对该系统的正常工作造成影响。因此,采用以计算机监控为主再加上若干个PLC小系统(主要用作辅助设备及公用设备的监测控制)组成整个电站的计算机监控系统的方式,无论从经济还是从的角度看,都是一种非常好的配置方法。