6ES7231-0HF22-0XA0参数说明

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空压站原来由人专门值班，不仅浪费大量人力，而且自动化程度低，很有对其改造的必要。随着自动化水平的不断提高，建设无人值守空压站的要求已是一个发展趋势。

 
设计要求
1）每台设备应有自动控制和连锁保护装置，并配有触摸屏供现场观察各工艺参数和设备状态，可手动／自动切换操作及紧急停机。
2）现场控制室应有计算机操作站，通过建立设备网络，监控整个生产过程。
3）空压房的操作站应与厂区控制联网，由控制的控制器实时远程监控，实现空压站无人值守。
系统构成
1．控制网络结构的确立
由于控制选用AB公司的PLC构筑自控系统，并采用DH+网络实施远程联网，为保持一致性，空压站自控设备选用AB公司的小型PLC——LC-500系列可编程序控制器，其带有DH+网络接口，支持DH+和DH-485网络协议。原设计为单一DH+网络结构，后仔细分析综合各方面因素后确立了分级控制网络的实施方案，如图1所示。其基本理由是：

 
1）从技术性考虑，单一结构网络在节点数量较大时性不够理想。因为各设备控制器均挂在同一网络上，任何一台出现通信故障都可能影响整个网络，严重时会引起网络瘫痪，无法实现远程监控。虽然本案例的设备总数并不算很多，但考虑到对无人值守的高标准要求，将设备网分为上层DH+和下层DH-485两级网络，以达到分散危险，提高网络有效性和性的目的。
2）从经济性考虑，满足基本要求的前提下，采用的微型PLC替代。干燥器设备的生产工艺相对较简单，控制点数不到10点，模拟量信号输入点数也不多，动态响应的时间常数相对较大，微型PLC——Micrologix1200可以满足要求。其成本可降低一半。
DH+网络为AB公司推出的工业局域网之一，它是早为可编程序控制器提供远程编程支持的控制网络。它可以在可编程序控制器（PLC-5、PLC-3、SLC5／04）、操作员界面系统、个人计算机、主计算机、数字控制设备、可编程的具有RS-232-C／RS-422接口的设备之间提供点对点通信。一个DH+网络多可以连接99个DH+链路，每个DH+链路多可以连接64个节点（智能化设备）。它采用双绞线或屏蔽同轴电缆连接，每个链路的传输速率为57.6Kbit／s，115,2Kbit／s和230.4Kbit三种可选，传输距离可达10000ft（3048m）。DH+网络支持从远程链路进行组态、编程以及故障查询等。
DH-485是一种对信息传送有时间苛刻要求的、高速确定性的工业局域网络，主要用于车间级各种设备之间的数据传递；具有多种功能，在令牌传送协议下工作，网络的大长度为1219m。DH-485能够连接多达32个节点的设备，包括SLC 500和Micrologixl200可编程序控制器、操作员终端和个人计算机等。其大传输速率可达19.2Kbiffs。
2．硬件配置
现场控制室——操作站计算机PC，主控制器0#SLC（SLC-504）带有标准RS-232C／DH+／8针圆形接口，共3个网络接口。配置模拟量输入／输出模块，开关量输入／输出模块，共计128点，所有开关量输出均采用继电器隔离。0#SLC控制各设备子站以外的系统测点和阀门。
空压机子站——1#～6#SLC可编程序控制器（SLC-504），分别配有包括模拟量输入在内的64点I/O模块，通过DH+接口连接到上层设备网。
干燥器子站——1#～8#M1200微型可编程序控制器（Micrologixl200自带24点FO），配接12点模拟量输入FO模块，通过NET-AIC通信模块接入DH-485下层设备网。PV-500彩色触模屏也由通信模块的9针插头连接到DH-485网。
3．软件组成和工作程序
网络连接软件RSLinx在车间级设备与各种应用软件之间提供通信功能，它可组态网络的通信协议（即选择PLC控制网络的协议，如DH-485协议，DH+协议）、传输波特率、驱动程序等，完成网络的初始化和令牌管理。
编程软件RSLogix500可使用户在DH-485网或DH+网上对控制器（SLC 500、Micrologixl200）进行编程，网络上的任一个工业终端可以用来对网络上的所有控制器编程。用户既可以将程序下载到有关设备中，又可以从设备上载已有的程序，调试程序，的运行。
工作站组态软件RSView32设在现场控制室的操作站用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通信、显示及报表管理等功能。
各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息、设备控制、故障报警、联锁保护以及数据处理和通信传输。
通信传输工作程序如图2所示。在本案例中，从控制控制器经现场控制室操作站到7#SLC通信控制器，均采用自上而下的方式读／写目标控制器的数据区数据，由数据传送指令完成数据通信，实现信息集成和远程控制。

 
难点问题和解决方法
整个控制系统随同设备于2003年7月初步完成安装调试工作，进入试生产。2004年2月正式投产，满负荷运行，情况良好，达到设计的预期目标。期间出现过的主要问题为：
1）通信故障引起远程监控失效两次（上层设备网）。分析可能的原因，通信电缆使用了带屏蔽的普通信号电缆而非控制设备规范要求的双绞线屏蔽电缆，易受现场干扰，软件方面对通信异常未设置必要的处理程序。
解决方法——将原来115.2Kbit／s通信传输速率降低到57.6Kbit／s，以提高的性；软件方面做了相应的改动，此后未再出现过类似通信故障。
2）通信传输延时，实时控制滞后（下层设备网）。经分析获悉，DH-485令牌总线网络结构的工作模式使得7#SLC通信控制器需要多个循环才能对下层网各设备控制器扫描一遍，加之网络传输速率相对较低，在传输数据量较大时，出现控制延时达7～8s。
解决方法——由于系统结构已定，硬件无法改变，所以在软件方面加以进。速率提高到上限19.2Kbit／s；再软件程序，采用控制操作指令的策略，控制滞后的操作可得到改善。

一、概述
热风缝口密封机是广泛应用于制衣行业的一种机械设备，原有设备大多为继电器或者单片机控制，故障稳定性差。为了提高产品性价比，采用北京凯迪恩公司生产的与同步的PLC系统，成功开发出了热风缝口密封机PLC控制系统，良好经济效益。

二、工艺要求
在单步状态下：左脚踩下时（右脚不动，如果右脚先踩下，此时左脚踩下，按照右脚踩下时，左脚不动的方式动作） → 下压 → 左脚放开时 → 上柱；右脚踩下时（左脚不动，如果左脚先踩下，此时右脚踩下，变为连步操作）→ 电机起动前进，进带 → 右脚放开时 → 电机停
在联步状态下：左脚踩下时→ 下压（此时如果 左脚放开时 → 上柱）→ 左脚不放开 → 右脚踩下→进，开始进同步时间计时，计时到，电机起动前进→ 右脚放开→退，开始退同步时间计时，计时到，电机停，并开始反转，开始微退时间计时，计时到，电机停；→ 右脚不放开，放开左脚→放开右脚→进剪剪带，此时不上柱，不退，电机不停并开始封尾长度时间计时，计时到退和上柱(两个动作同时)，并且开始延时送带时间计时，计时到 → 剪退回开始进带，开始送带长度时间计时，计时到 → 电机停

三、硬件设备
PLC选用KDN-K306-24AR，人机界面选用四行液晶文本显示器。执行机构是：直流电机 风机 加热器 摆电磁阀 剪电磁阀 压轮电磁阀。另外还有压力表、温控表、脚踏开关、交流接触器、中间继电器等其它辅助器件。

四、控制功能的实现
为了实现对直流电机的速度控制，采用了PLC的高速输出功能，KDN-K3系列PLC有两个PTO/PWM脉冲发生器产生高速脉冲串(PTO)或脉宽调制(PWM)，输出脉冲频率可高达20KHz，可以非常方便的实现对直流电机的速度调节和控制。热风缝口密封机不仅对电机的速度要求比较严格，而且对时间继电器的精度要求也十分严格，比如微退时间、送带长度时间、以及进同步时间等都要求可以实现毫秒级调节，KDN-K3系列PLC有四个1ms定时器，可以实现其对时间的控制要求。其中电机微退要求在20毫秒之内完成反向启动和停止两个动作，常规的程序循环因为有固定的扫描时间，因此很难做到准确，为了提高控制精度我们特别使用了定时器中断功能，定时时间到立即停止输出。
该系统不仅稳定，操作方便灵活，便于修改生产工艺，可以在文本屏上设置的参数有：进同步时间、退同步时间、微退时间、封尾长度时间、延时送带时间、时间送带长度时间、风机延时、电机速度等。同时也可以实现温报警、关加热器时风机延时报警等。另外系统还可以集成温度控制系统，这样就可以省去温控表，把温度控制功能也集成到PLC中，不仅降低了成本也可以减少设备的故障率

一． 三菱FX2N系列可编程控制器和变频器调速控制系统简介

1 三菱F系列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。我公司货架组件（横梁）冷弯设备机组便采用多段速闭环变频器调速控制系统；一般采用外部输入端子SD﹑STF﹑STR、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，STR是启动反转信号。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。三段速分别设置为2.0Hz﹑30Hz﹑45Hz。在模拟量调速时，通过编程，三菱FX2N系列可编程控制器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。其控制系统还可以通过DOS操作系统开发编程的微机作为上位机实现控制功能或结合触摸屏技术实现随机动态适时控制或结合触摸屏控制技术来操作控制实现有关功能。

2 三菱FX2N系列可编程控制器是小型化，高速度，的产品，是FX系列中档次的小型程序装置。本文探讨MELSEC FX2N-32MR在货架组件（横梁）冷弯机组中的应用特点:

二． 系统构成。

1　工艺流程如下图：


图一：货架冷弯成型工艺简图

1.1根据货架组件（横梁）的冷弯成型孔型设计及冷弯成型工艺要求，货架组件（横梁）冷弯机组共有12站牌楼构成，钢卷料由站牌楼前的带料导引装置将钢带穿入冷弯机组进行冷弯成型加工，该冷弯机组主动力由22KW的三菱多功能矢量控制变频器和异步变频电机驱动系统构成，各牌楼间的动力传递可采用链传动或齿轮组来实现；主控系统选用MELSEC FX2N-32MR可编程控制器，闭环控制反馈信号由1200脉冲/转的旋转编码器被动测量提供信号开关量并测长，根据所选的编码器的线数以及你要走的位置量，确定好对应的计测脉冲数，然后设置PLC，使其在计测到相应的脉冲数时产生相应的动作以实现产品定长切断的控制，其基本长度控制精度可达±0.5 mm以上，可重复长度控制误差分布范围大不过1mm。

2 系统硬件结构的主要配置
2.1 PLC选用是FX2N-32MR，外加FX2N-232-BD通讯模块。各1只
2.2 触摸屏选用型号为：GP37W2-BG41-24V，或采用微机控制上位机系统。
2.3 KOYO旋转编码器TRD－NH1200-RZ及测量辊、24V开关电源，各1台
2.4 三菱多功能矢量控制变频器：FR－A540－22K-CH变频器，1台
2.5 三相笼型交流异步电动机：Y系列，4，22kW ，1台。
2.6 其它电气选配件。

三. 电气闭环无级控制系统原理

3.1要实架组件（横梁）的冷弯成型机组的闭环无级控制，根据变频器和变频电机的特性，即：在一定载荷下变频器所存在的理想加速和减速特性曲线，或根据不同的和规格的变频器的特性参考资料、冷弯机组加工件的负荷特性、电机的负荷特性等进行适时调整。基本控制原理如图一：


2. 2基本控制思想为：1）、根据旋转编码器测量反馈的当前速度信号适时调整变频器的输出驱动频率值，从而保证变频电机能以要求的速度平稳运行；其还表现在根据具体冷弯产品的成型工艺要求、负荷波动规律等选择相应的速度控制模式，即初时运动加速度与加速控制时间、平稳运行速度与距离、减速运动加速度与控制时间等进行变频器的适时调整，确保主机运行及控制反馈运行过程的平稳，不稳定形成的系统差故障；2）、根据旋转编码器的脉冲测量数反馈当前冷弯机组主电机的位移信号及预先设定的控制方案适时调整变频器的输出驱动频率值，使变频电机先以较高的速度运行到接近冷弯产品控制切断长度的位置后将速度平稳降到较低的速度下工作，并在切断控制处准确制动停准，必要时可采取机械抱闸系统来辅助快速定位，再通过输出控制点发出切断控制信号实现液压停剪；PLC控制系统在工作过程中实时采集运行数据，并不断地与存放在软件控制数据块里的标准位置参数进行比较和控制决策，从而达到快速准确定位、提高作业效率的目的，并与监控系统交换工作信息以实现生产管理系统的动态管理。

3. 3在我公司进口的货架组件（立柱）冷弯生产线控制系统中，可编程控制器主要用作下位机，检测各状态点的状态，直接控制系统的启、停和其他控制单元的投切，并将各点的状态送给上位机——计算机，计算机综合可编程控制器和其他设设备的数据，作出相应的处理和显示。


四． 货架组件（横梁）的冷弯成型工艺的负载机械特性和变频器的选型

该系统的电气拖动主要是驱动冷弯轧辊运动，其阻力矩TL取决于冷弯轧辊与钢卷料之间的摩擦力FL与冷弯轧辊半径r的乘积，即TL=FL×r。在这里，冷弯轧辊的半径r是恒定不变的，摩擦力FL的大小与相应的冷弯产品的孔型设计工艺水平、机组的传动效率和相关材料与轧辊间的摩擦系数等有关，与转速高低关系不大。这是典型的恒转矩负载机械特性。可初步选用三菱FR-A540系列变频器。

三菱FR-A540系列变频器具有如下特性：

·采用的磁通矢量控制。由于采用了精简指令集计算机RISC微处理芯片，使之具有全新的在线自动调整功能，使电机在不影响启动速度的情况下得到调整。

·具有多段速度选择功能：它有高速RH、中速RM、低速RL、二加/减速时间选择RT、漏型公共输入端SD等端子，可以通过PLC的输出点直接控制输入端子的ON/OFF状态来实现变频器速度的上升、下降和停车。每档速度的大小可由变频器功能预置来设定。

·运用了三菱“柔性脉宽调制”（Soft-PWM）开关方式，实现低噪音运行，并能减少对外射频干扰，有利于邻近的PLC、旋转编码器的运行。

·调速范围：1：120（0.5Hz~60Hz运行时），且低频运行性能稳定，采用自动调整后,可以在不同的的电机上实现运行。

货架组件（横梁）冷弯机组的主要功耗包括：用于货架组件（横梁）弯曲变形功率、克服辊子与工件之间的摩擦阻力及辊子轴承摩擦阻力、克服机组传动阻力及功率损耗，一般采用经验测算方法与简单公式计算后放大倍数的方法共同核算，通常还根据冷弯成型的成功案例进行类比测算，并依此确定具体型号变频器的实际功率。

综合多种因素，我们选定了三菱FR-A540-22kW-CH变频器。经试验证明：针对货架组件（横梁）的冷弯成型机组采用PGL板反而会出现较大的定位误差，故取消了PLG板设计，仅利用变频器的多段速选择和FR-A540的来实架组件（横梁）的冷弯成型的定位控制。

五．外部接口设计

三菱FX2N型PLC内置多个高速计数器。经过测量测试，选择采用两相两计数输入、应答频率为30kHz的C251计数器，将旋转编码器的A、B输出端与PLC的X0、X1输入点相连，可以稳定地捕捉货架组件（横梁）冷弯机组上加工产品所需要的闭环控制反馈信号，实现冷弯产品的加工长度、位置定位后的程序比较及控制信号的输出，实现冷弯产品的定长液压停剪动作。机组大运行速度限制计算为：测量辊周长与应答频率为30kHz的乘积再除旋转编码器的每转脉冲数，如我司选用的测量辊直径为Φ60mm，周长为188.5mm，则每秒大运动位移为：188.5mm×30000÷1200=4.1725M，远远满足货架组件（横梁）冷弯机组的大运行速度在20米/分的要求。

FX2N-32MR的输出点的外部接线方式为分组式，有COM0~COM3共4个COM点与16个输出点对应，可以灵活地选择输出点的电源形式。如Y0、Y1、Y2、Y3、Y4直接与变频器的STF（正转启动）、STR（反转启动）、RH、RL、RT端相连，PLC的4个输出点公用的COM1点与变频器SD端相连，可以直接控制变频器，提高系统的响应速度，并节省了有触点闭合行程、响应较慢的电磁式继电器或接触器；其他输出点实现电磁阀实现液压换向动作等动作。

用PLC编写一条32位的高速计数器区间比较复位指令DHSZ，用触摸屏对PLC数据寄存器D赋值，数值以理论脉冲数为基准增减，再与C251记录的编码器脉冲数进行比较，当两个数据相等时，PLC指令变频器和电机停机。经反复赋值试验，可以找到的编码器脉冲总数。然后按照速度控制规律 的各段分配脉冲数，以指导PLC适时向变频器发出速度切换指令。试验时电机采用低速运行，脉冲数或实际长度换算数以实际记录为准。

加速/减速时间的设置是变频器参数设置的关键。冷弯机组遵循“加速—运行—减速—低速运行正反转调整—停止”为一个运行周期，每一周期中的间隔是冷弯产品的切断过程及系统动作复位。合理设置这些参数，可以调整定位运行的切断控制精度及机组的生产效率，使它适合负荷的要求。

六 应用效果

PLC+变频器控制实现的多段速系统控制确保了货架冷弯机组的自动化控制要求，具有运行稳定，定位精度高等特点。实践也证明FR-A540-22KW变频器满足货架冷弯机组的调速和基本定位控制要求，提高了生产效率。此种PLC+变频器控制方式也可用于其他需要速度配合及定位控制的电机变频调速系统。

根据今后货架冷弯机组的自动化发展方向，将成型速度的设定与控制理论的发展与应用、成型辊辊型设定与实时调节、具体机械设备的故障诊断的处理与显示等与具体的PLC控制功能和发展相结合，必然能促进货架冷弯机组的自动化发展水平。