西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8厂家供应

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8厂家供应

某液压机械制造公司开发的100T液压合模机是对各种材料进行模压成型的设备，广泛应用于橡塑成型行业。本测控系统以KDN-K3系列PLC（CPU306）和触摸屏为，可实现液压合模机各个动作的自动循环、手动调整和液压系统压力、流量（速度）的自动调节。
一、系统配置
采用5.7”单色触摸屏作为人机界面，设备起停操作在触摸屏上进行，同时用于设定、显示压力及流量数据。压力传感器测量压力，经变送器转换成4～20mA信号接入PLC，电动阀调节压力和流量。
系统配置的模块：
开关量：KDN-K306-24AR 1个，KDN-K321-08DT 1个，KDN-K322-16XR 1个。
模入：KDN-K331-04IV 1个，采集压力值。
模出：KDN-K332-02IV 1个，控制电动调节阀。
PLC开关量输入：
防落油缸回位 I0.1/I0.2 上限位 I0.3，下限位 I0.4
翻转开限位 I0.6/I0.7 翻转闭限位 I2.0
翻转锁紧回 I2.1/I2.2 下工作台推出到位 I2.3
工作台(移动油缸）回限位 I2.4 　 定位 I2.5/I2.6 出限位 I2.7。
PLC开关量输出:
主油缸快升 Q0.0/Q0.1/Q0.4/Q0.6 加压 Q0.2/Q0.3/Q0.5/Q0.7
主油缸慢降 Q0.0/Q0.2/Q0.3Q0.7　　 主油缸快降 Q0.1/Q0.3/Q0.5/Q0.7
翻转开 Q2.0 翻转闭 Q2.1
翻转锁紧回 Q2.2 防落油缸 Q2.3
工作台(移动油缸）出 Q2.4　　　　 工作台(移动油缸）回 Q2.5
定位油缸出 Q2.6 液压泵星角启动Q3.2,Q3.3
二、工艺过程
油泵启动压力正常后执行：
1、自动启动→油缸松开退回→工作台(移动油缸）出→翻转锁紧回→翻转开→防落油缸回→主油缸慢降→合模开始→主油缸快升→翻转闭→翻转锁紧出→工作台(移动油缸）回→定位油缸出→防落回→一次加压并延时→主油缸快升→二次加压并延时→主油缸快升 →防落油缸Q2.3断→结束。
2 、若30秒内无任何动作则油泵停，以节约电力能源。
3 、各个动作均可在触摸屏上单调整。
4 、各个动作运动速度可在触摸屏上设定自动调速，一次加压二次加压压力可在触摸屏上设定，自动调压。


触摸屏设定和显示画面
三、系统总结
本液压设备采用了PLC及触模屏系统， 压力可以自动调节，各动作流量（速度）可以分别调整，显示直观，操作方便，应用汉字提示液晶触模屏提高了设备档次。
本控制系统可以应用于各种液压类设备中。

近十多年来，我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容包含了的信息处理和控制技术，即以计算机为，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；的驱动技术，有变频调速、交流伺服、步进电机等；检测传感技术和执行机构；精密机械技术等。我校实验室一台1988年制造的A186E型梳棉机，主要用作教学和科研。因出厂时间较久，电气控制部分经常出现故障，严重影响了梳棉机的正常使用。我们对梳棉机的电气控制部分进行了改造。
改造前梳棉机存在的问题

电气控制箱年久失修，内部元件老化，经常出现短路和断路的故障；
输出生条质量差。由于道夫速度控制方式不合理，导致启动、刹车和道夫快慢速转换过程中速度变化不平稳，造成生条质量恶化；

产量低，由于机器稳定性差，生条重量不匀率大等原因，致使锡林速度无法提高，影响了梳棉机的产量；

机器的启动过程噪声大，由于锡林转动惯量大，启动时存在严重的皮带打滑现象，产生很大的噪声。

电气系统的改造
1、改造方案
根据梳理机运行实践及当前控制领域的水平与发展，确定A186E型梳理机改造的指导思想是：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，以提高梳理机控制水平，增强系统的性；运用智能化技术对梳理机运行进行实时监控，给操作工以指导。A186E电气改造的关键是去掉锡林电机、道夫电机的原有继电器控制系统，采用PLC控制变频器方案。新型控制系统以松下FP0 PLC为控制，以两台松下MINAS A系列变频器为主要控制单元，控制梳棉机锡林和道夫的运转。
2、PLC控制系统设计
近年来，随着科学技术的飞速发展，变频、伺服电机的应用越来越广泛，其功能多样性和产品性日臻完善，正在逐步取代原来的普通电机。而且随着可编程控制器技术的日益成熟，将二者完整地结合起来，完成对各种复杂运动的自动控制，实行机电一体化，正在成为一种趋势。
本人基于松下GT01触摸屏，利用松下FP0-C16T可编程控制器(PLC)控制MINAS A系列变频器来取代原机的继电器控制系统，使整个系统的操作简便、自动化程度高、性强。A186E梳理机控制系统原理图如图1所示。可见，A186E型梳理机组改造后电气控制系统以可编程序控制器(PLC)为，系统配置有电源模块、CPU模块、输入模块、中断模块及输出模块、外围配备操作面板、指示灯、传感器等。改造后电气系统中由传感器拾取A186E型梳理机的运行状态信息，经适当处理后，通过输入模块进入CPU模块，CPU模块根据来自操作面板的信息和机组的状态信息进行逻辑控制，发出相应的控制信号，通过执行机构控制机组的运行。PLC通过通讯模块可以和人机界面连接，完成车间管理任务。断路器起保护作用，虽然变频器有过流保护功能，但是根据电流大小选择合适的断路器能起到双重保护的功能。控制开关选用薄膜开关，它和指示灯都安装在控制箱的表面，具有美观大方的特点。具体的控制箱内各部件的相对位置按照电路走线和PLC变频器的散热要求，进行合理的安排。PLC的输入端子接控制开关和各种工艺自停开关，输出端子接指示灯和变频器。
3、PLC控制程序
PLC内部的控制程序根据输入信号按顺序启动和关闭机器，程序有自锁、互锁、连动以及延时等功能，这些功能的组合使梳棉机实现了平稳的启动、刹车过程以及各种故障和工艺自停等。锡林和道夫的速度控制由变频器设定，我们把锡林的启动时间设为10min。道夫的慢速启动时间和慢转快时间都可调。道夫的刹车时间设为很短。这样启动过程可以比较缓和，有利于减轻开车过程的突发性条干不匀，尤其是突发性细节，而道夫的停止时间短可以行效地保护道夫针布。
4、数据采集与监控系统
A186E型梳理机数据采集系统主要通过触摸屏与梳理机控制系统的可编程控制器相互通讯，实现对梳理机的运行状态监控、生产数据统计、故障统计和系统参数设置等功能。基于GT01人机界面为用户提供四组菜单，分别为“运行状态监控”、“生产数据统计”、“故障统计”、“参数设定”、“系统参数设置”。
（1）运行状态监控功能可对显示梳理机各部分的当前运行状态及机组纳当前车速、产量、效率和工作时间监控。
（2）生产数据统计功能可显示并存储备班次当日或当月的产量统计、辅料消耗统计、运行效率和开停机时间。
（3）故障统计功能可按照停机时间或次数从大到小的顺序显示各班次的故障统计。
（4）系统参数设置功能可修改与梳理机运行有关的系统参数，还可进行当前工作班次修改、当前生产修改和指示灯测试等操作。
5、变频器控制系统
变频系统采用松下的MINAS A 系列数字交流变频器，电机运行时主要有三种速度，分别为：手动速度，低速及标准速度。手动速度用于试车，低速是启动过渡时的电机运行速度，标准速度是电机正常运行速度，通过改变相应参数值，就可以改变电机的运行速度。
改造前后生产指标
改造后梳棉机工作稳定，而且能按梳棉机的工艺要求方便地控制梳棉机。可以根据所纺纤维种类和对产品质量要求确定梳棉机的电气参数，包括锡林和道夫的启动时间以及它们的转速等。通过纺不同纤维的试验并综合测试发现，梳棉机的平均产量可达21kg/h，提高了近35%。断头率下降40%，减少回花30%，针布轧伤率平均下降50%，生条一级合格率提高10.5%，生条重量不匀率下降0.8%-2.4%，并可促进生产，降低劳动强度。

结束语

基于GT01触摸屏的PLC控制变频器的控制系统方案在A186E梳理机上的应用，提高了单机的机电一体化水平，为重要的是为提高棉纺全流程运行的稳定性、性奠定了基础，保证了全流程连续、同步、平稳运行，使输出毛条长片段、起长片段、甚至短片段的均匀度都能稳定在一定范围内，从而保证了成纱质量的稳定性。该机所采用的控制系统，可以应用于其它国产传统纺织设备的改造当中。改造后的梳棉机生产稳定，整体性能大有提高。改造费用不足600，却可较大幅度提高A186型梳棉机的技术性能，延长使用寿命，对我国现有5万多台A186系列梳棉机的技术改造具有一定的推广。

1 引言

随着计算机通讯技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高，自动控制系统从传统的集中式控制向多级分布式控制方向发展，构成控制系统的PLC也就具备通信联网功能。在具体应用过程中，若要监视PLC内部的数据与运行状况，选用市场上的人机界面或组态软件，虽然功能丰富，但大都价格昂贵，尤其在一些中小规模的生产场合。所以许多企业希望能自己用语言开发一个简易实用的通信程序，通过面向对象的可视化编程语言VB6.0很容易地实现分布式监控。PLC等下位机控制生产过程，本地计算机进行实时监测或参与控制生产现场的参数。本文通过对OMRON的CPM1A小型机与上位计算机通信原理和通信方法的研究，介绍了如何用VB6.0实现上位计算机对PLC的实时监控，并了良好的效果。

2 监控原理

2.1 通信方法

上位机作为主站要能够通过PLC监控下层设备的状态，要实现上位机与PLC间的通信。由于串行通信具有线路简单、应用灵活、性高等优点，并且普通计算机均带有串行口，所以PC与PLC间通常采用串行通信方式。串行通信可以通过bbbbbbs的API函数实现，也可以串行通信控件实现，但后者较容易，本文采用VB的通信控件。如果只实现对一台CPM1APLC的监控，需要CPM1-CIFO1（OMRON提供的的RS232适配器）形成RS232C口与上位机通信；如果是实现对多台PLC的监控，则需用RS232—RS422/RS485转换器ADAM-4520和CPM1-CIF11（OMRON提供的RS422适配器）与上位机通信，多可连接32台PLC,连接方式如图1所示。

2.2 通讯协议

（1）通讯条件设计。要使上位机与下位机正确地交换数据，确保以下几点：

● 双方在初始化时要使波特率、数据位数、停止位数、奇偶校验均保持一致；
● 要严格按照PLC的通信协议的规定及帧格式编写PC的通信程序。

（2）通讯的命令帧设计。OMRON公司的CPMIA小型PLC的传输协议的一般格式为：

（3）通讯的响应帧设计

 

其中，@为前导字符，表示开始；设备号为00-31（本例限设到10），共可设置32个站号，用来识别所连接的PLC，可通过PLC的DM6653的低8位来设定，默认站号为00；命令码为CPMIA小型PLC规定的对其操作的命令代码；正文为需要读或写的数据地址以及数据；FCS为帧校验代码，用于及时发现通信过程中的错误，以备处理；＊和CR表示命令结束[2]。

命令帧为PC机传向PLC的帧格式，响应帧为PLC传向PC机的帧格式,其命令帧与响应帧中的各个部分除数据区不同外，其他部分的含义是相同的。

2.3 MSComm控件介绍

VB中的MSComm控件具有功能完善的串口数据发送和接收功能。 MSComm控件具有两种通信方式：事件驱动方式和查询方式[3]。因为查询方式占用CPU时间太多，我们采用事件驱动方式。要完成通信,必需正确设置MSComm控件的相关属性,本设计在窗体中对其进行初始化,主要包括端口设置,波特率设置,奇偶设置等。主要属性如表1所示。

2 通信程序设计

本系统以PC对基于PLC的交通灯控制系统的监控为例，在上位机与PLC正常通信的前提下，设计如下界面。窗体的内容主要包括，四大区：端口、站号选择区，设定时间输入区，监控显示区，控制按纽区。从站号选择区选择不同站号即不同PLC，实现对多个PLC的实时监控。

3.1 串口初始化程序

If MSComm1.PortOpen <> True Then
MSComm1.PortOpen=True
End If
MSComm1.Settings=“9600,E,7,2”
MSComm1.bbbbbLen=0
MSComm1.InBufferCount=0
MSComm1.bbbbbMode=combbbbbModeText
MSComm1.Handshaking=comNone

3.2 计算机与PLC通信的VB程序

Public Function ReadData（ByVal bbbbbStr As bbbbbb, ByVal Num1 As Integer, ByVal Num2 As Integer） As bbbbbb

Dim OutputStr As bbbbbb
Dim Inbbbbbb As bbbbbb
Dim ReturnStr As bbbbbb
Dim Endbbbbbb As bbbbbb
Dim FCSbbbbbb As bbbbbb
Dim ReturnFCSbbbbbb As bbbbbb
bbbb1.MSComm1.InBufferCount=0
OutputStr=bbbbbStr+FCS（bbbbbStr）+“＊”
If bbbb1.MSComm1.PortOpen=True Then
bbbb1.MSComm1.Output=OutputStr+Chr$（13）’按照PLC帧格式输出
End If
Do
DoEvents
Loop Until bbbb1.MSComm1.InBufferCount >=Num2’返回帧的长度
Inbbbbbb=bbbb1.MSComm1.bbbbb
Endbbbbbb=Mid$（Inbbbbbb,6,2）’取返回帧的响应码
If Endbbbbbb <> “00”Then
ReadData=“Error”
Exit Function
End If
Endbbbbbb=Mid$（Inbbbbbb,1,Len（Inbbbbbb）-4）
ReturnFCSbbbbbb=Mid$（Inbbbbbb, Len（Inbbbbbb） -3,2）’取返回帧校验码
FCSbbbbbb=FCS（Endbbbbbb）
If FCSbbbbbb <> ReturnFCSbbbbbb Then
ReadData=“Error”
Exit Function
End If
If Len（Inbbbbbb）>=Num2 Then
ReturnStr=Mid$（Inbbbbbb, Len（Inbbbbbb）-Num1-3, Num1）’取返回帧的数据，其度为Num1
ReadData = ReturnStr
End If
End Function

4 结束语

本文给出了利用VB中的MSCOMM控件实现上位机与多个PLC之间的通信方法，实现了上位机对多个PLC的实时监控。对于分布是控制系统大幅度地减小了通讯成本，具有一定的推广。

管道系统在电力、石化、等工程建设中有着广泛的应用。尤其是随着经济建设的发展，管道的规格和用材也在向着大型化和高强度发展。目前国内的中频弯管机多以外国的技术为蓝本，采用机械传动，自动化程度偏低，难以使大口径的管道在弯制的过程中，达到规定的质量和精度要求，因此，决定采用液压系统推进代替机械进给。经实践证明，是切实可行的。

1 弯管机工作原理

中频加热液压弯管机主要由机械装置、液压系统、中频加热系统、PLC控制系统、冷却系统等组成。机械装置主要有卡紧装置、小车推进装置、导向轮装置和摇臂回转装置等组成。弯管的工作原理如图1所示，其基本过程是：在将管道安装好之后，利用中频电源通过感应圈对其待弯区域进行加热，当加热到一定温度后，由小车将管道按照一定的速度向前推进，沿调整好的弯曲半径进行弯曲。

图1 中频加热液压弯管机工作原理示意图

2 中频加热液压弯管机的液压系统

中频加热液压弯管机的液压系统原理图如图2所示，主要由9个液压缸和2个液压马达组成。主夹缸在弯管时始终保证管道通过夹具固定于转臂之上，确保管道按预定的半径进行弯曲；导夹缸起辅助夹管的作用，同时具有导向和支撑的功能；推进缸在弯管，为弯管机提供动力；辅夹缸在弯管时把弯管固定于推进小车之上，防止管道在推进时产生振动；定位夹紧缸将主夹头定位在摇臂导轨上，防止其在工作中因受力而移动；定位液压马达，实现摇臂工作台的移动；复位马达是在弯管结束时，使摇臂复位。在弯管机的液压系统中，弯曲主夹缸、导夹缸、辅夹缸、推进缸以及定位夹紧缸均采用液控单向锁紧阀，减少压力损失，以保证弯管过程中夹紧、弯曲动作。

图2 液压系统原理图

操作人员装好管坯，通过点动按钮控制电磁铁9YA通电而10YA断电，从而调整弯管的半径，半径调整好之后，点动另一按钮控制7YA通电而8YA断电，定位夹紧。然后按下启动按钮，在可编程控制器（PLC）的控制下依次自动执行以下的动作：

（1）电磁铁3YA通电，主夹缸驱动夹头关闭，从而把管子加紧；
（2）电磁铁SYA通电，辅夹缸驱动夹头关闭，把管子和推进小车固定在一起；
（3）电磁铁11YA通电，导夹缸驱动压料模把管子压紧；
（4）电磁铁13YA通电，主驱动缸推动小车，从而由小车带动钢管前进，沿调整好的的弯曲半径进行快速弯曲；
（5）电磁铁巧YA通电，将快速推进改为工进；
（6）弯管结束后，电磁铁12YA通电而11YA断电，导向缸退回，使压料模后退；
（7）电磁铁6YA通电SYA断电，辅夹头松开退回；
（8）电磁铁4YA通电3YA断电，主夹头松开退回。

操作人员将弯制好的管件取下之后，按下复位开关令电磁铁16YA通电而17YA断电，摇臂反向回转，使弯管机复位，准备下一个弯管开始，从而完成一个工作循环。

3 弯管机的PLC控制系统

3.1 控制系统的功能

（1）弯管前的工装过程：包括摇臂定位，主夹头、辅夹头的开和闭，导向轮的开和闭以及工件位置的调整。
（2）主要工艺参数的实时采集和显示：包括加热温度、弯曲的角度。
（3）参数设定的功能：包括弯曲角度的设定、加热温度上下限、工件行进速度定工艺过程参数的设定。

3.2 控制系统原理

中频加热液压弯管机的控制系统采用可编程控制器，选用日本某公司的FXZN-64MR，操作系统采用新型人机界面F940G0T，它们之间通过一根通信电缆实现实时通信。FXZN-64MR接受人机界面上的操作控制按钮以及温度的参数设置和光电编码器检测的位置和角度控制信号，使液压缸按规定的顺序完成各动作。触摸屏一方面将弯管机操作控制信号和工艺参数等传送给PLC，另一方面将PLC工作状态和运行信息显在触摸屏上，实现生产过程的动态监视。中频加热液压弯管机的控制系统组成框图如图3所示。

图3 控制系统框图

3.3 PLC的FO地址分配

XO编码器A相脉冲输入 YO液压泵电动机控制接触器KM1
X1编码器B相脉冲输入 Y1液压泵电动机卸荷电磁阀1YA
X2急停按钮 Y2液压泵电动机卸荷电磁阀2YA
X3液压泵过载 Y3主夹紧进位电磁阀3YA
X4定位夹紧压力开关 Y4主夹紧退位电磁阀4YA
X5主夹紧进压力开关 Y5辅夹紧进位电磁阀5YA
X6辅夹紧进压力开关 Y6辅夹紧退位电磁阀6YA
X7导向进压力开关 Y7定位夹紧进位电磁阀7YA
X8定位退限位 Y8定位夹紧退位电磁阀8YA
X9主夹紧退限位 Y9摇臂工作台进电磁阀9YA
X10辅夹紧退限位 Y10摇臂工作台退电磁阀10YA
X11摇臂复位限位 Y11导向轮夹紧进电磁阀11YA
X12弯管机复位限位 Y12导向轮夹紧退电磁阀12YA
X13摇臂工作台进 Y13弯管快进电磁阀13YA
X14定位进 Y14弯管快退电磁阀14YA
X15主夹紧进 Y15弯管快进电磁阀15YA
X16辅夹紧进 Y16弯管机复位电磁阀16YA
X17导向轮进 Y17中频电源控制接触器KM2
X18弯管推进快 Y18冷却电磁阀18YA
X19弯管工进
X20弯管停
X21弯管快退
X22主夹紧退
X23辅夹紧退
X24导向轮退
X25摇臂工作台退
X26弯管机复位
X27中频加热按钮
X28冷却按钮

3.4 控制系统的软件设计

控制系统软件设计包括两部分：一为触摸屏界面设计；二是PLC程序设计。

1）触摸屏界面设计
触摸屏界面设计在计算机上安装触摸屏工具软件FX-PCS-DU/WIN-C，根据生产工艺的控制要求进行界面设计，并做好相关的设定，再进行编译，当计算机与触摸屏进行正确的通信后，下载给触摸屏F940GOT。触摸屏界面包括初始界面，手动模式、半自动模式、角度编辑，温度参数编辑和故障报警等。各界面之间可以方便、快捷的切换。
手动模式界面主要为手动操作设备的各按钮及其相关的显示：自动模式界面主要完成弯管的自动操作及其相关的显示。角度编辑界面主要用于设置弯管的角度参数，以及实时地显示当前的弯管角度。温度编辑界面主要用于设置弯管时管子的加热温度参数，以及实时显示当前的温度。另外还有报警界面。在生产过程中，如果出现故障，触摸屏自动转入报警界面，并且显示故障信息，以便于进行相应的处理。

2）PLC程序设计
对于弯管机的手动和自动2种工作方式，采用模块化分别对其进行程序设计。在此介绍自动工作方式。图4为自动弯管的工艺流程图。

图4 弯管的工艺流程图

按照这个工艺流程，把控制系统模块化为几个子程序，分别为机座位置定位子程序，角度测程序，钢管加热的恒温控制子程序，实时监控子程序。采用模块化设计，操作起来，各模块之间的改互不干扰，有利于程序的维护。

4 结束语

采用PLC控制的弯管机具有以下几个特点：

（1）弯管的工艺精度提高、质量好采用编码器和PLC，对弯管角度进行准确自动控制，弯管精度可达正负0.1°，满足弯管产品的精度需求。
（2），操作方便弯管的控制系统采用可编程控制器，大大提高了系统的性及设备的自动化程度；其操作系统采用人机界面，操作方便，并且提高了操作的度。

在实践中，机床的运行比较稳定，产品质量也能够满足工业中所使用范围的要求，因此该弯管机有着广阔的应用前景。

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