6ES7231-0HC22-0XA8参数说明

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1、 引言
FA 506型环锭细纱机是目前国内纺织机械厂大量生产的一种细纱机，通常采用PLC控制，自动化程度高，操作简单，成纱质量好，便于管理。该型机适于纯棉或化纤的纯纺和混纺细纱工序，能够纺织织造、针织等所用的细纱。
某纺织机械厂生产的的FA506型细纱机原来采用某国外的PLC进行控制，成本高，并且返修率也较高。在详细了解了KDN-K3系列PLC的情况之后，该厂决定将PLC换型，在产品中全部采用KDN-K3系列PLC，并于12月初在北京凯迪恩公司技术人员的指导下成功地完成了调试。

2、 系统简介
每套PLC的控制点数为DI 20点、DO 11点，并配置一个文本显示屏作为人机界面，所有需要的生产参数均可以通过文本屏进行设置并能够在PLC中掉电保持。PLC与文本显示屏之间采用Modbus RTU协议进行通讯。
PLC控制系统配置如下：
型 号 数 量 描述
KDN-K306-24AR 1 CPU206，AC85-265V供电，14*DI，10*继电器输出
KDN-K323-08DTX 1 DIO*8，每点均可作为DI或者DO点
TD220 1 4行文本显示屏

PLC控制系统的基本作用如下：
2.1 联锁控制、保护
按照细纱机的工艺要求实现自动控制，包括低速运行、高速运行、吹吸风、落纱等过程。落纱分为自动落纱和中途落纱两种方式。中途落纱是为了方便操作工中途休息、吃饭等而设置的，是一项 “暂停工作”的功能；自动落纱分为定长落纱和定时落纱，定长落纱就是当纺纱长度达到预设值的时候自动进行落纱，定时落纱就是当纺纱的时间达到预设值的时候自动进行落纱。自动落纱的方式以及落纱时间或者长度均可以在文本显示器上进行设置并能够在PLC中掉电保持。
另外，根据实际情况在程序中增加了各个过程、设备之间的联锁保护功能，使生产过程加。
2.2 工艺参数计算
在生产过程中对各种工艺参数自动进行计算，包括锭子转速、牵伸倍数、细纱号数、细纱捻度、千锭小时产量等。计算得到的参数都实时送往文本屏进行显示，以便于对生产情况进行监控。
2.3 生产管理
为了适应厂家采用轮班生产的方式，在PLC内预设了甲、乙、丙、丁四个班组。操作工在生产之前通过文本屏登录并选定自己的班组。各个班组的累计产量以及所有班组的累计总产量均由PLC自动进行实时计算并送往文本屏显示。
所有的产量数值均在PLC中实现了掉电保持。

3、 总结
KDN-K3系列PLC此次在纺织机械中的大批量应用既源于用户对其性能指标、性等的认可，重要的是它能够为用户带来的利润。
此次配置的K306-24AR型CPU采用交流供电，电压范围宽达AC85V—AC265V，能够适应于供电电压波动严重的地区；CPU本身提供了DC24V电源输出，文本显示屏、扩展模块以及所有的DI信号均用此电源供电，用户再配置DC24V的电源；此次使用的K323-08DTX模块是凯迪恩公司推出的一种有特色的DIO模块，模块上每一个点均可以作为DI或者DO点，这样此次用户在选型配置时就节约了一个DO扩展模块。

FA506细纱机性能优良、操作方便，机电一体化程度高，具备：纺纱参数设定、显示、纺纱过程自动控制、定长落纱、锭子速度曲线控制等功能。可按设定条件对纺纱过程的锭速、牵伸倍数、细纱号数、捻度等进行计算并自动显示，并依据机上各部分传感器自动协调控制。特别是定长落纱和自动落纱，大大降低了操作者劳动强度；锭子曲线控制提高了纱线的质量和保证了纱锭成型，提高全机的产品。

一、系统概述
FA506细纱机电气控制系统具备了纺纱过程所需的自动开车、钢领板自动升降、中途停车后自动跟踪开车、自动落纱、自动留头等功能外，还能设定显示纺纱的工艺参数，实现定长落纱和锭子速度曲线控制以及班产累计等功能。电气控制系统包括：传动部分、数据检测部分、三自动检测部分、变频器锭子速度曲线控制、可编程控制器部分、TD200单元及数字通讯控制部分。

二、系统硬件
1、传动部分：
包括主电机、吸风电机、钢领板升降电机、自动润滑装置、自动清洁装置、变频器、落纱电源、各种开关等。
2、数据检测部分：
该部分由主轴、前罗拉、后罗拉传感器组成。功能为自动检测纺纱过程中主轴、前后罗拉的运行数据，为计算班产、锭速、牵伸倍数、细纱号数、捻度等工艺参数以及锭子速度曲线控制提供数据。
3、三自动检测部分“
该部分由关主电机、下钢领板、刹车传感器构成。其作用为落纱机开始后能自动适应停车，自动留头，为重新开车降低断头创造条件。
4、变频器锭子速度控制：
该部分由变频器、锭子传动部分、主电机构成，其作用是变频器依据PLC传输的锭子速度控制曲线自动调整锭子运行，提高纱线质量和产量。
5、PLC部分
该部分由西门子S7 216主机构成，完成全机开关量输入、数据检测以及计算和过程控制，实现纺纱过程自动化和对机器运行情况进行监控。
6、TD2002参数设定显示单元
TD200与PLC之间以PPI协议通讯，完成纺纱过程工艺参数显示设定，可直接设定锭子运行曲线，实现控制柔性化。
7、数字通讯部分：
该部分由PLC的Port0、Port2口、TD200和变频器的RS485部分构成，Port0口与TD200以PDI协议通讯完成参数设定显示，Port1口与变频器的RS485以自由口协议通讯完成锭子曲线控制，数字通讯、高性和大的提高了机器性能比和市场竞争力

三、系统软件
FA506细纱机电气控制系统软件分为：控制部分、参数设定显示部分、计算采样部分、数字通讯部分和锭子运行曲线部分。
1、控制部分：
为软件主程序部分，主要依据系统开关量和传感器的输入完成纺纱过程自动控制。
2、参数设定显示部分：
主要依据TD200配置完成参数设定显示菜单，共计设计菜单画面44幅，完成总产、班产累计显示、换班设定、锭子速度、前罗拉速度、牵伸倍数、捻度、千锭小时产量、细纱号数等参数显示，以及23幅参数设置画面，可完成参数的设定、错误设置提示等功能，共编辑系统键5个共8组。其功能为：
F1:A班班产 F2：B班班产 F3:C班班产 F4:D班班产
SHIFT+F1：总产显示 SHIFT+F2：换班设定
SHIFT+F3：参数显示 SHIFT+F4：参数设定
其中参数设定菜单程序框图如下。
3、计算采样部分：
主要依据主轴、前罗拉、后罗拉数据检测传感器采样结果以及设计参数完成系统计算，用以完成各类显示参数的计算及定长落纱等功能。
4、数字通讯部分和锭子运行曲线部分：
主要采用自由口通讯协议完成与变频器的。SMB30自由口通讯控制寄存器设置为自由口通讯方式后程序通过接受中断以及发送指令XMT控制通讯口的操作。在自由口通信方式下通信方式由程序梯图控制。SMB30还定义了波特率、校验方式和数据长度。为了使锭子运行曲线平滑，在设定的点与点之间采用数据建模的方法拟合发送参数

1 引言
随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。
2 硬件电路
2．1 硬件结构
系统硬件结构图如图1所示。
PLC为西门子公司S7-200系列CPU221， PLC接受来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动电梯等信号。
2．2 电流、速度双闭环电路
采用YASAKWA公司的VS - 616G5 CIM- RG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联结的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。

 
3 位移和运行曲线控制
电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确，理想的运行曲线如图2所示。

 
3．1 位移控制
采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经式(1)计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。
电梯位移h=SI
式中I：累计脉冲数S：脉冲当量
S=lpD／(pr) (1)
本系统采用的减速机，其减速比1=1／20，拽引
轮直径D=580mm，电机额定转速ne=1450r／ min，旋转编码器每转对应脉冲数p=1024，PG卡分频比r=1／18，代人式(1)得
S=1．6mm／脉冲
3．2 速度控制
本方法是利用PLC扩展功能模块D／A模块实现的，事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D／A，由 D／A转换成模拟量后将理想曲线输出。
3．2．1 加速给定曲线的产生
8位D／A输出0～5V／0～10V，对应数字值为16进制数00～FF，共255级。东洋电梯加速实践在2．5～3秒之问。按保守值计算，电梯加程中每次查表的时间间隔不宜过10ms。
由于电梯逻辑控制部分程序大，而PLC运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中，其CPU与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一个周期内，CPU对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，大限度地缩短CPU的周期扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间短采取方法。电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到10ms以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜过10ms。为满足系统的实时性要求，本文在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC扫描机制的限制。
本文采用的PLC有三种中断功能：(1)外部中断；(2)高速计数内部中断(3)定周期中断。前两种中断各有8个中断点，后一种有4个中断点。在程序中采用了后面两种中断方式．起动过程采用定周期中断，制动过程采用高速计数内部中断。中断服务程序放在主程序后，运行状态检测＼运行保护＼内选外呼等逻辑控制均在主程序中实现。而运行条件的判断＼运行模式的选择＼查表等与运行曲线产生有关的程序放在中断服务程序中。
起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。
3．2．2 减速制动曲线的产生
为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加程由固定周期中断完成，加速到对应模式的大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中断返回。电梯以对应模式的大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务程序。在该中断服务程序中计数器设定值的条件，保证下次中断执行。
在PLC的内部寄存器中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次表指针加1操作，则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保减程的性。
4 程序设计
利用变频器PG卡输出端将脉冲信号引入 PLC的高速计数输入端，构成位置反馈．高速计数器累加的脉冲数反映电梯的位置．高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离，换速点，平层点和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在个脉冲当量范围．在考虑减速机齿轮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达内，大大的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求．电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置，快速换速点，中速换速点，门区信号和平层位置信号等．由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连接，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数，快速换速，中速换速，门区和平层信号5个子程序进行介绍。
4．1 楼层计数
本设计采用相对计数方式．运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元D01 - D16。
楼层计数器CNTl0为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减计数。
运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1，为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。
4．2 快速换速
当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号．若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。中速换速与快速换速判断方法类似，不再重复。
4．3 门区信号
当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号．平层信号与区信号判断方法类似，不再重复。
4．4 脉冲信号故障检测
脉冲信号的准确采集和传输在本系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。
5 结论
本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。