6ES7231-0HC22-0XA8产品规格

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1. 引言
染色过程是对织物采用染浴(染料+助剂+溶剂)处理，通过染料和织物纤维发生化学或物理化学的结合，使染料转移到纤维上而生成不溶性的有色物质。

卷染机是间歇式平幅染色机械，织物以平幅状态通过染槽，往复卷绕于卷布辊上实现染色。它不仅适用于各种染色工艺，还适用于退浆、煮练、漂白、洗涤和后处理等工艺，具有体积小、投资少、用途广等特点，操作简单、换颜色和品种方便，特别适合于中小批量染色加工，可以节约能源和染料，廉。

卷染机根据布卷容量可分为普通卷染机(大外径600mm)和大容量卷染机(大外径1200～1500 mm)；按染色工艺可分为常压型(工作温度95℃)和高温高压型(工作温度140℃)；按卷布辊传动方式可分为机械传动、液压传动、直流传动、交流变频传动等多种形式。

双变频器卷染机通过采用两台变频器分别控制前后两个卷布辊电机，实现两个卷布辊对织物反复收卷、放卷的恒线速度恒张力运行控制；同时还要实现计长测径、自动平稳换向、自动停车、以及对染浴的PID恒温控制等，工艺参数设定、显示及相关操作和监控由触摸屏完成。

2. 控制系统方案
双变频器卷染机控制系统ATV31系列经济型磁通矢量变频器，通过Micro PLC(TSX3722)加CANOpen通讯扩展卡(TSXCPP110)作为主站，通过CANOpen总线控制2台ATV31变频器(内置CANOpen接口，作为从站)的调速和同步控制，同时配Magelis XBT-G 5.7”黑白触摸屏进行系统操作和监控。

1. 引言
化纤纺丝工艺中，聚酯切片经干燥设备除去水分后，通过螺杆挤压机加热熔融挤出，经计量泵计量喷丝成形，然后在恒温恒湿条件下冷却固化以及牵伸，后通过卷绕头将纺丝成形的纤维卷绕成为成型良好的丝饼。其中，卷绕头卷绕成的丝饼需满足容量大、形状稳定、张力均匀、退绕容易等要求，具有高速度、大卷装、连续自动化等特点，是化纤纺丝机上技术构成复杂、自动化程度的关键设备。

根据纺丝工艺要求，卷绕头按纺丝速度可分为常速卷绕头(1000m/min左右)、高速卷绕头(3000～4000m/min)、以及高速卷绕头(6000～8000m/min)；根据升头落筒方式，卷绕头可分为半自动卷绕头和全自动卷绕头，其中，半自动高速卷绕头只有一个卷绕轴(卡头)，具械结构简单、性价比好等优点，缺点是在丝饼卷绕完成后需要人工升头换筒，有废丝，不能实现生产的连续化；全自动高速卷绕头具有两个可以自动切换的卷绕轴(卡头)，升头换筒过程全自动化，无废丝，可以大限度提高生产率，是卷绕头的主要发展方向。

高速卷绕头的控制是通过对摩擦辊高速旋转速度(即卷绕线速度)的精密测量，准确控制卷绕轴的卷绕速度，实现纺丝卷绕的恒线速度恒张力控制。对全自动卷绕头来说，还需要实现的升头换筒的全自动控制。此外，还包括横动机构的三角波防叠控制、卷绕压力控制、卷绕与牵伸部分的同步控制、每个卷绕头卷绕工艺参数的设置及过程监控、以及成组卷绕头的联网集中监控等。

2．控制系统方案
高速卷绕头控制系统采用Micro系列PLC(TSX3722 CPU)为控制，采用ATV31系列经济型磁通矢量控制变频器控制卡头和横动电机。摩擦辊转速的测量通过Micro PLC的高速计数口实现；ATV31变频器的控制采用Micro PLC的通讯扩展口(插入TSXSCP114 Modbus通讯扩展卡配TSXSCPCU4030通讯电缆，作为主站)与ATV31内置的Modubs接口连接，构成Modbus总线，通过通讯控制方式实现；卷绕头卷绕工艺参数的设置及联网集中监控则通过Micro PLC的编程口(加装TSXPACC01总线隔离盒，作为从站)与上位工控机(作为主站)的串行口连接，构成上一级Modbus总线实现。

3. 控制系统简介

Modbus协议是由台PLC的Modicon (现为施耐德电气公司PLC)于1978年开发的一个用于PLC和编程器之间通讯的协议，1980年起，为众多设备制造商在其不同的设备中采用，成为现场总线开放、应用广的通讯协议。

Modbus 协议是一个分级结构 (主从式) 异步串行通讯协议，可使主站对一个或多个从站进行访问，主站和从站之间允许多点连接。 Modbus 协议约定，只有主站对数据的交换进行管理，从站不能够自己发送信息。主站和从站可以有两种对话方式：查询方式(主站对一个从站进行对话并等待其回应)和广播方式(主站对所有从站进行对话且无须回应)。
Modbus 协议可以实现主站和多个从站之间的数据交换及检验，因而在每个从站单元中都定义有数据区以使主站能够对其中的数据进行读出和/或写入操作，Modbus报文结构如下

ATV31变频器内置的Modbus接口与CANOpen总线接口兼容，物理层为RS485，采用Modbus RTU方式，波特率可以是9.6/19.2Kbit/s，连接介质可采用屏蔽双绞线，传输距离可达1000 米，单总线上连接数量多为31台；连接时，只需将PLC和变频器的DA、DB和0V共三根信号线互连即可方便地构成Modubs总线。

应用方面，需要对PLC和变频器的相应接口进行相关设置(包括Modbus 主/从站方式、从站号、以及波特率、数据位、停止位、校验等参数)，然后通过PLC编程软件在Miro PLC内编写相关读写操作的通讯程序，对多个从站的通讯可以通过编写时间片程序(时钟计数指令或电子凸轮指令)分时执行上述读写操作的方式实现。

注： m - 模块号(Micro PLC为0)，v - 通道号(编程口为0，扩展口为1)，i - 从站地址(变频器从站号)

对联网集中监控的上级Modbus总线，只需通过PLC编程软件对Micro PLC的编程口进行相关设置(包括Modbus 从站方式、从站号、以及波特率、数据位、停止位、校验等参数)，然后通过上位机对Micro PLC的相应内存区进行读写操作即可，在Micro PLC内任何编程工作。

对摩擦辊高速旋转速度(即卷绕线速度)的测量可通过Micro PLC的高速计数口，应用Micro PLC的快速任务(Fast Task，即定时中断服务程序)精密实现，精度达1个脉冲；横动变频器部分的三角波防叠功能可通过PLC软件编程或ATV31变频器内置的横动功能实现；此外，Micro PLC提供的丰富的库函数(字表操作、数制转换、三角函数、浮点数运算等)及在线编程、调试工具，为高速卷绕头系统编程、调试及工艺修改提供了大的便利。

4. 结束语
在本系统中使用Micro PLC具有以下几大特点：
(1) 丰富的功能指令及人性化的软件，给客户编程带来方便。
(2) 可扩展内存容量，为客户较复杂的工艺要求提供保。
(3) 稳定的Modbus通信，既降，又提率。

1. 引言
弹力丝机是经高速纺丝生产出的预取向丝(POY丝) 的后加工设备，通过对POY丝进行加热、捻、牵伸、上油等工艺加工，制成性能稳定、具备服用性能的弹力丝(DTY丝)并卷装成满足工艺要求的纱锭，供后续的织造加工用。

传统弹力丝机采用直流电机调速系统，存在电机维护工作量大、机械齿轮传动结构复杂、改变工艺停机变换工艺齿轮等缺点，因此逐渐为新型的变频调速系统所取代。采用变频器调速系统的弹力丝机通过多台变频器带动各轴立传动，不仅割除了工艺齿轮，简化了传动系统结构，而且减少了加工及装配工作量，提高了系统性；同时，满足了降低制造成本，节约能源消耗，适应用户市场小批量、多品种的工艺变化的要求。

高速弹力丝机的传动系统包括4档牵伸罗拉(上喂入辊、中喂入辊、下 喂入辊、卷绕辊)以及捻器龙带辊、摩擦辊和横动辊，要求各传动部分同步运行、比例可调，同时保运转过程中丝线的张力恒定，即变频器带动的各电机转速稳定，稳态调速精度小于0.1%，因此一般采用两种变频调速控制方案：异步电机闭环矢量控制和同步电机开环控制。采用同步电机方案时，系统控制比较简单，但同步电机的成本较异步电机高很多；采用异步电机闭环矢量控制，因为需要引入速度反馈，系统相对复杂，但成本较低。此外，高速弹力丝机的温度控制部分一般采用温度采集、经PLC进行PID运算、通过脉宽调制(PWM)输出可控硅控制加热器的方式实现。

2. 控制系统方案
高速弹力丝机的控制系统采用Micro PLC为控制，在CPU模块上配置Modbus通讯扩展卡(TSXSCP114，作为主站)，采用ATV58F或ATV58(配VW3A58202编码器反馈扩展卡)系列变频器(内置Modbus接口，作为从站)，通过Modbus总线通讯控制方式实现传动系统的控制；温度控制部分，采用带Modbus总线接口的温度采集卡(作为从站)，通过同样的Modbus总线将温度信号采集入Micro PLC，经与设定温度比较的PID运算后，通过开关量输出口输出；同时配置Magelis XBT-G 10.4”黑白触摸屏实现线速度、牵伸倍数及各点温度等工艺参数的设定以及整个系统的监控。由于系统程序量较大，在Micro PLC的CPU模块上，同时配置了32K内存扩展卡(TSXMFP032P)。

3. 控制系统简介
ATV58/58F变频器采用带速度传感器反馈的闭环磁通矢量控制方式时，静态调速精度为0.02%，满足高速弹力丝机的调速要求。 此外，ATV58F变频器内置了增量编码器接口，编码器电源电压为+5V；采用ATV58变频器需要配置VW3A58202编码器反馈扩展卡，编码器电压电压为+24V。

对ATV58/58F变频器内置了Modbus接口(即操作面板接口)，可以通过通讯控制方式进行控制，控制精度为1转(相当于0.015Hz)。对变频器采用通讯方式控制，不仅可以有效避免传统模拟量信号控制所带来的共模干扰和模/数转换精度误差等问题，提高的性和精度；同时可以大地简化接线方式，并实现信息的双向交换。

ATV58/58F变频器内置的Modbus接口物理层为RS485，采用Modbus RTU方式 (8个数据位、1个停止位、无校验位)，波特率为19.2Kbit/s，连接介质可采用屏蔽双绞线，传输距离可达1000 米，物理层限制单总线上连接变频器多为18台。该接口(SUB-D9)RS485管脚定义及匹配终端如右图。

使用ATV58/58F变频器内置Modbus接口时需要通过操作面板预先予以如下设置：
控制菜单 (CTL: 4-CONTROL)
面板控制 (LCC: Keypad Comm.) – No (取消面板操作)
变频器地址 (Add: DriveAddress) -- 1,2,…, 31 (Modbus从站地址)

Micro PLC编程软件PL7 Pro提供丰富的库函数(Library Funtion)，如PID、PWM调节指令等，为系统编程提供了大的便利。

1. 引言
编织物是由一组纱线通过编织钩针成圈编结制成的织物，其基本特性是柔软且具有一定的弹性，如衣着用的内衣、外衣，装饰用的窗帘等。编织机械根据编织钩针的型式可分为圆编机、平编机(采用立钩针)和经编机、纬编机(采用钩针组)等不同类型，其中圆编机具有性能高、可处理纱线品种多、织物幅宽范围广等特点，是应用广的编织机械。

圆编机由机器本体、针床、线轴架、喂纱系统和下布卷曲系统等组成，根据直径可以分为大圆机(直径为24～40英寸)、中圆机(直径为8～22英寸)、小圆机(直径为3～6英寸)；根据针床数可分为单面机和双面机。
新型圆编机采用变频器驱动电机控制针床的运动，以实现速度变化、优工作速度设置以及机器的加速和减速控制，并且可以通过按钮手动实现电机的低速运行(点动)。同时，需要配置人机界面设置工作参数、显示工作状态及故障报警。

2. 控制系统方案
圆编机控制系统采用施耐德电气公司的配置了通讯扩展单元的Twido系列小型PLC(作为主站)，采用ATV31系列经济型通用变频器(作为从站)，通过Modbus通讯方式控制实现对针床电机的控制；采用TSX08 HMI文本图形显示器实现工作参数设定及信息显示。

Modbus通讯编程示例

Twido PLC采用TwidoSoft编程软件，编写Modbus通讯程序时，提供两种通讯服务：

EXCHx 指令：发送/接收消息
%MSGx功能块：控制消息交换
其中x为通讯端口号(1或2)

执行EXCHx指令前，需要预先通过赋值指令定义相关控制、发送、接收字表(详见《Twido PLC软件手册》)。

2. 系统介绍
高温高压型卷染机是容罐式结构，电气传动部分主要由上卷电机和退卷电机组成，由直流调速板进行调速控制张力，加热装置有电磁阀控制。

系统配置
(1)人机界面（HMI）

上位监控采用四行文本显示界面，通过MODBUS总线与PLC进行数据交换，实现数据的监控和输入，画面中主要以下的参数：
a 道数的设定
b 温度的设定
c 实际道数的显示
d 实际温度的显示
e 上卷圈数的显示
f 退卷圈数的显示
g 系统工作状态的显示

(2) 可编程序控制器部分（PLC）

采用施耐德电气公司的Twido PLC，该PLC具有大264个离散量I/O，其功能和特点如下：
a 信号的采集和处理功能
b 逻辑功能
c 控制输出
d 体积小，功能强大，内置浮点运算、PID自整定功能
e 模块化结构，接口丰富
f 抗干扰好

本系统采用模块型20I/O控制器（TWDLMDA20DRT），其自带1个模拟电压输入正好能满足温度采集功能。

该系统控制方案由施耐德公司的Twido PLC和HMI文本显示器以及直流调速板组成。通过HMI文本显示器设定好工作过程中的参数，包括温度，道数。在其自动运行过程中，由PT100检测到的实际温度反馈到PLC的模拟输入口，通过PID自整定功能控制来控制电磁阀的动作，可的达到控温效果；张力控制由直流调速板完成，通过外部旋钮来调整上卷、退卷电机的速度达到合适的张力。

3. 应用总结
该方案在无锡市内几家大的卷染机生产厂家中得到了推广应用，使用效果与以往电控系统相比得到明显改善，了温度控制不准而产生染色不佳的现象，施耐德电气公司的产品务支持体系也解决了设备生产厂家的后顾之忧。