西门子6ES7221-1BH22-0XA8产品

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近年来，在纺织机械中经编机的市场需求上升，双针床的经编机，高速机，双轴向、多轴向的经编机都销售形势良好。针对经编机的系统控制要求，北京和利时自动化驱动技术有限公司推出了经编机梭节横移系统。整套系统采用性价比较高的和利时PLC作为控制器，利用PLC伺服定位功能、丰富的内部数据资源和强大通讯功能，使得控制与驱动紧密结合，使系统控制好，显现出和利时产品在系统整合上的优势。

经编机主要由编织机构、梳栉横移机构、送经机构、牵拉卷取机构和传动机构组成。经编机控制系统主要包括电子送经系统、电子提花系、梭节横移系统三个部分。电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力，保恒定送经。电子送经系统可以分为单速或双速的EBA和多速的EBC两种，采用可编程控制器、变频器、三相异步电机、伺服电机、编码器等组成闭环控制，来实现主轴恒速运转同时调节经轴转速，进而实现恒定送经。电子提花系统主要用于花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现提花数据的转换及提花的动作控制，执行动作由3146～4096个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。梭节横移系统主要控制梭节的移动。经编机的梭节一般有56条或40条，目前多的是56条。每条梭节由一个900W的伺服来控制。由于控制轴数多，故采用分散控制。

和利时公司研发的梭节横移系统由PLC和伺服电机构成，包括控制部分、驱动部分和监控部分。

控制部分的主控制器要进行横移信号采集与处理，协调各分控制器的同步工作。系统采用和利时公司G5系列PLC，由一个CPU模块 15-2BT02、两个16点开关量输入模块21-1BH00、三个16点开关量输出模块22-1BH00和一个16点继电器输出模块 21-1HF00组成。系统分控制器共有28个，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器采用和利时公司G3系列高速运动控制CPU模块 LM3106A，CPU模块上集成14点输入和10点晶体管输出，具有一个RS232串行通讯接口，具有两路100KHz高速脉冲输出功能。分控制器通过 RS232/RS485转换器以485通讯方式连接到上位计算机上，进行监控。

系统共有56条梭节，由和利时公司56套900W的森创交流伺服进行控制，伺服根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中的花型数据进行动作。

上位监控由一台研华触摸式平板电脑TPC-1261配以软件来完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序，进行花型数据的转换与下载。软件采用和利时公司组态软件，完成对整个系统的运行状态监控，包括对伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态的监控；完成系统的参数设置：机械参数主要是主轴参数，运动参数主要是给PLC定位控制用的脉冲频率、滤波时间、加减速时间等等；另外完成工艺装针、故障处理、盘头控制、用户管理、帮助等功能。

一、注塑机介绍
注塑成型是将材料热融化后喷射注入到模具内，经由冷却与塑化后得到成形品的方法,而注塑机就是完成这个过程的设备。注塑机集机、电、液于一体的典型系统，因具有一次能够成型复杂制品、后加工量少、加工的塑料种类多等特点，自问世以来，发展为，目前已成为塑料成型加工的主要设备。
1．注塑成型工艺
注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，然后，螺杆在油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过出装置把定型好的制品从模具出落下。
工艺流程图

注塑机结构图：

2.注塑机控制特点
2.1合模
合模过程可分为三段，先是低压高速，等模具接近闭合时转换成低压高速，闭合后以高压锁模。
2.2
过程分为两个阶段，阶段是把熔融物料高速的入模具中的阶段,此时的压力称为压力，二个阶段是材料充满模具后所加的压力称为保压压力。
压力过低会引起充填量不足的情况。压力过高可使制件的密度增大,收缩率减小，但过高的话则会使制件产品毛边或发生较大的残留应力，有时还会使制件脱模困难。因此在调试产品的时候,应从低压开始并逐渐地提高，以确定合适的一次压力。
保压压力是在物料充满模腔后至冷却固化后作用于物料上压力，在保压压力作用的整个时间称为保压时间。它的作用是在防止毛边的发生和过度充填的基础上把伴随着冷却固化中因收缩引起的体积减小的部分从喷嘴用融融料过行不断地，以防止制件因收缩而产生的缩痕(缩水)。其它压力设定一般比一次压力低。
2.3背压压力
在进入下一次前螺杆将通过旋转把熔融物料输送到料筒的前部加以储备，此时螺杆一边旋转一边将料输送到料筒前部的熔融物产生的反压力而后退。为了调整和控制螺杆后退的方式，可在螺杆上加上一定的和熔融物料相反的压力，这就是背压。螺杆背压可以提高材料的熔融的效果，同时也可以保证使熔融物料在螺杆前部的充满，以提高计量的正确性。但背压过高，将引起物料处理能力的下降，还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升。相反，背压过低会引起量的计量不准。
2.4料筒温度
对料筒的温度设定时，一般是使之保持一定的温度梯度，即从后部至前部的射嘴应设定使其温度逐步增高。在送料段所设定的温度主要是对物料进行预备加热，压缩段的温度应材料的溶点，寻找和考察其物料的温度可进行2-3℃范围的小幅度调节。
2.5模具温度
模具温度低，模腔内的物料冷却快，提高了成型作效率。但模温过低引起制件品质问题，如流痕、缩水、熔合线等。
模具温度高，由于冷却慢可以使结晶度变大，有利于提高和改善其制件的尺寸精密度和机械物性等。
2.6速度
速度可以为温度压力以外的调机手段，它能对物料粘度进行控制和调节。通过速度的控制和调整，可以防止和改善制件外观，如：毛边、喷射痕、银纹或焦痕等各种不良现象。
二、控制方案
注塑机的控制内容主要筒温度、模具温度、压力、速度、保压压力、背压压力和位置控制等。在控制装置上，采用小型可编程逻辑控制器PLC组成注塑机的控制系统，来实现包括位置控制、速度控制、压力控制、温度控制、故障控制和实时显示等注塑全过程的多种控制，可大大提高塑料制品的质量，有利于提高经济效益。
温度控制采用TrustPLC® CTSC-200系列PLC的EM231 PID温控模块。 该模块专门为温度控制应用量身订制的，内置PID温控算法，用户编程即可实现复杂的闭环温度控制，减轻了CPU的运算负担，控制速度快，效果出色。另外该模块使用特别方便，只需将设定温度和初始PID参数送给模块，模块便可自行进行PID控制并与CPU进行实时数据交换。

压力流量控制采用闭环系统，根据压力和流量反馈信号来分别控制比例压力阀和比例流量阀动作。在液压系统中，采用比例流量阀和比例压力阀，对工业环境要求不高，油路不公广泛地适应注塑制品加工的工艺条件，促进注塑制品质量的提高，而且能利用系统调整工序中所需的压力和流量，节省了功率消耗。
位置控制采用电子尺和行程开关结合的方式。电子尺信号通过CTSC-200系列高速模拟量输入模块231-7HC32采集。231-7HC32模块是针对电子尺推出的产品，其精度高达16位，单通道转换时间小于200us，而且模块本身提供2路10VDC电源输出。
三、CTSC-200系列产品的应用实例
某精密机械有限公司是一家制造PET注塑系统的公司，其产品广泛应用于如海口椰树、中富集团、健力宝集团、乐百氏、四川全兴、汾煌等制造企业。下面介绍一下其HYP系列注塑机的控制系统。
控制系统结构

控制系统结构如图所示，包括三套PLC，全部使用CO-TRUST的TrustPLC CTSC-200小型PLC。套PLC主要用于实现位置控制、速度控制、压力控制，另两套PLC主要用于实现温度控制。方案用小型机的投资实现了中型机的控制规模，。
人机界面采用CO-TRUST的Copanel系列操作面板KP10H，与三套PLC组成MPI网络。大屏幕彩色液晶显示方便地实现对整个系统进行监视及操纵，且美观大方、操作方便。功能完善的射胶及塑化控制，可选择实现射胶速度、保压、背压以及螺杆速度的自适应闭环控制。的品质统计管理系统，自动监控生产过程中的各种重要数据，方便用户进行质量管理。

系统控制要求

一次系统监控要求

5台燃煤锅炉供热和1台燃气锅炉的运行设置手动运行和自动运行。

锅炉的各运行参数由PLC实时采集，并且在调度室IPC的机上显示。监控画面要求动态模拟锅炉运行过程。

锅炉自动运行时，保证炉膛负压在的范围内。炉膛负压可以通过调节鼓风机或者引风机频率来保证。

锅炉自动运行时，保证炉内的煤得到充分燃烧，提高锅炉热效率。炉膛内含氧量可以通过调节鼓风机频率来保证。

当室外温度降低，当前运行的锅炉满负荷运行也不能满足用户需求时，自动增加一台锅炉投入运行。

循环泵根据出回水温差来调节频率，泵变频运行来保证锅炉的回水压力。

二次系统监控要求

通过PLC实时采集换热站各运行参数，如：换热器的出水回水温度和压力、回水电动调节阀开度、水泵和电动调节阀运行状态等。

循环泵和泵运行频率根据相关温度压力的变化由PLC实现自动调节。

电动调节阀的开度由PLC根据用户的回水温度来自动调节，以达到用户室内温度不16℃的要求。

所有换热站的相关运行数据都要在调度室的IPC的监控画面上显示。

由于燃煤锅炉自动运行的控制较为复杂但是单台锅炉输入/输出量不多，换热站比较多而且距离调度室较远；控制器选择TrustPLC CTSC-200系列PLC，性价比很高。TrustPLC CTSC-200 PLC包含丰富的指令，PID算法指令方便使用；自由口通讯模式可轻易的实现PLC与三方设备的通讯。

系统描述

该系统控制系统选用TrustPLC CTSC-200系列PLC，上位软件选用力控的组态软件PCAuto 3.62 。一次系统控制器与上位机由RS485总线的PPI协议实现通讯。二次系统1＃和2＃换热站离调度室比较近，故 TrustPLC CTSC-200 PLC与上位机直接使用PPI电缆进行通讯，其他的换热站离调度室约500到3000米，距离较远，因此上位机采用GPRS通讯方式与PLC进行通讯。

系统网络图如下：

图1 一次系统监控

图2 二次系统监控

系统特点