西门子6ES7221-1EF22-0XA0速发

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1996年5月我厂扩建2号回转窑700t／d熟料生产线，生料均化库选用一座Φ15m×30m的混合室库，其充气控制的初步设计方案是：选用空气分配器。在建设过程中，通过实际考察，对PLC＋电磁阀控制和空气分配器方案进行比较： 
    1）空气分配器控制充气的时间是固定的，生产中不能根据工况的具体条件进行改变，均化的效果很难保证。而采用电磁阀控制，电磁阀的动作时间能用PLC程序任意调节，并且根据不同的情况用程序可以实现多种控制方式，使生料均化的效果达到。 
    2）3台空气分配器的价格共计12.5万元，而20只电磁阀PLC的价格只有7.4万元。因此，1997年5月我厂决定采用PLC＋电磁阀控制方案，并且修改设计、安装和调试全部由本厂自行承担。1997年12月生料均化控制系统投入运行一年多，控制设备运行正常，均化效果良好。 
1　混合室库均化原理 
    混合室均化库主要包括：贮存库、混合室、库分配器、库内充气系统和库侧卸料装置。其中库内充气系统包括：环形区卸料充气槽、混合室搅拌充气槽和隧道区输送充气槽，生料送入库分配器，呈流态化均匀地分配到输送斜槽中，通过斜槽下料口进入贮存库形成料层。库底环形充气槽分成四个区，由一台罗茨风机供气，每个区包括三个充气单元。通过电磁阀控制单个充气单元的循环充气，分块切割料层，卸入混合室。混合室充气槽也分成四个区，由两台罗茨风机供气。通过电磁阀控制，以“一区强其余三区弱”的方式，轮换充气搅拌混合室内的生料，形成一定高度的流态化料层，后由隧道区上卸料口卸出。 
2　PLC控制电气设计 
2.1　硬件设计 
    为满足PLC控制与S7400PCS系统连接及设备控制要求，设置了S1自动／手动／机旁切换和S2中控／本控切换。当S1在自动位置时，S2可以选择中控计算机起／停操作或本控PLC控制柜起／停操作。当S1在手动位置时，可由PLC控制柜上的按钮来控制设备开、停。当S1在机旁位置时，可由机旁控制箱上的按钮来控制设备开、停。选用日本三菱公司的PLC：FX2－32MR扩展FX－16EYR，对4台罗茨风机和20只电磁阀进行控制。 
2.2　软件设计 
    程序设计采用梯形图语言。根据控制原理，设计程序共分4个部分：1）外环区顺序控制部分。2）内环区“一强三弱”控制部分。3）罗茨风机电机控制部分。4）方式切换和报警检测部分。为适应生产工况的变化，程序中外环区和内环区的时间可随时调整并有记忆功能。均化周期为55min。 
3　PLC系统安装调试 
    电气设计完毕后即可进行控制系统的安装、调试。在控制柜中安装PLC，连接电源及输入、输出控制线路，输入控制程序进行调试。采用模拟调试，即切断输出电源，模拟各种输入信号并对所有输出信号进行测试，看程序各个部分的功能是否符合控制过程的要求，用以考察PLC控制程序的完整性和性。然后接通PLC输出电源，进行空载联动试车，后进行带负荷联动试车。 
4　使用效果 
    1）PLC控制系统投入运行后，出库生料CaCO3的指标全部合格，均化系数可达5.4，系统运行良好。 
    2）每个充气单元的时间参数可根据工艺的要求随时调整，且有记忆功能，不受停电等因素的影响，修改参数方便。对各区充气单元充气顺序的不同组合，可实现多种均化方式。还可控制环形区的卸料速度，使混合室内的生料充分搅拌保持一定的流态化料层高度，保证了均化效果，满足了工艺的要求。 
    3）控制功能软件化简化了控制设备，节省了设备投资，同时增加了设备运行的性，减少了维修工作量，降低了维修费用。系统切换灵活，操作简单方便，岗位工人容易掌握。

1引言
随着人们生产、生活中对玻璃制品的需求不断增大，做为玻璃深加工的重要一环，人们对玻璃清洗设备提出了越来越高的要求。本文以意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）改造为例，阐诉了如何改造此类设备。
意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）是一类较简单的玻璃洗涤设备。设备中大多是直接采用电气控制系统，控制原理落后，接线复杂，其维护和改进都较困难。随着电气元件的老化，故障增多，故障查找不易，已不能满足生产，近期我们对燕华玻璃洗涤设备（1999年产）中改造中，采用了PLC控制系统，其性能稳定且造价低廉。增加了故障显示功能，大大改善了设备运行的性，使设备维修方便。

2设备工作原理及改造方案

2.1设备工艺流程
深加工的洗涤设备在生产中主要的作用是在玻璃将切割后的玻璃进行洗涤，然后送去各种加工设备加工，其洗涤能力是玻璃深加工质量的重要保证。其工作原理：玻璃由传输送入洗涤仓经水洗，然后将其送入风干室风干。洗涤和风干的能力，是洗涤机的两个重要参数。

2.2控制要求
意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）是一类较简单的玻璃洗涤设备。设备中大多是直接采用电气控制系统，控制原理落后，经过多年的运用我们发现它主要存在以下问题：
1、控制简单，无法将许多重要参数引入控制，靠人为方式进行产品，产品性能无法。
2、风干风机采用星、三角型启动，电机启动电流大，能耗高。
针对其存在的问题，我们决定采用PLC和软启动器对其进行控制。其优点如下：
1、在洗涤机上增加高度参数，使用阻式高度测量仪，将高度传回PLC，PLC可针对不同的产品进行高度调节，以达到能洗涤的目的。
2、水温、风量是保证玻璃洗涤质量的重用参数。将洗涤机的水温度传回PLC，当达到一定的水温和风量才允许玻璃送入洗涤仓，有效地了洗涤能力。
3、使用电磁阀控制循环水和去离子水，根据生产自动调节，有效地节约了水的消耗。
4、将故障信号传入PLC，出现故障时，查找方便，有效地生产。
5、使用西门子软启动器。

3系统构成
该自动控制系统如图1所示，采用西门子公司的 S7-100 PLC系统；该系统是具有高速、、高、一体型CPU的PLC系统，界面采用西门子公司的TD200屏显。

. 引言

    衡阳铁路机械厂是铁道部无缝钢轨生产厂，将25米的标准钢轨焊接成400米的无缝钢轨。该厂设计安装了六百米长的输送钢轨滑道, 从法国GEISMA公司进口的无缝钢轨生产设备如大功率焊机、精调机、精磨机和国产的中频正火设备按生产工艺要求安装在滑道的两侧，组成了一条无缝钢轨生产线。焊轨生产线滑道采用焊机手柄和月台控制屏组合控制，由于每个工作点的工艺周期不同，操作人员需要用金属工具敲击钢轨向焊机及月台操作人员传递信息，控制滑道的运动。由于环境吵杂和人为因数的影响，使得滑道控制不准确，无法保证人员和设备。特别是精磨机采用声传感器来判定精磨是否到位，易受金属工具敲击钢轨的声音影响，无法保证精磨达到工艺要求。为保护人员和设备，保证无缝钢轨质量，提高生产效率，本文用PLC控制技术对无缝钢轨生产线进行联锁控制，满足了现代化生产的需求。

焊轨生产线工艺流程如下： 

(1)、每两个工位之间的距离为25M，行车将25M标准钢轨从右端吊上送轨滑道，由焊机手柄1控制送轨滑道使钢轨与根钢轨的尾部进行对接后焊接。接头焊接完成后，由焊机手柄2控制焊轨工艺滑道将已焊接好的接头同步送往粗调、中频正火、调直、水冷、精调机、精磨机各工作点进行相应的处理。 

(2)、粗调处操作人员对接头进行打磨，去毛刺。 

(3)、中频正火处操作人员利用中频加热对接头进行温度、时间的正火处理。 

(4)、调直的操作人员利用压力机对接头左右弯曲进行调直。 

(5)、水冷处自动对接头进行喷水，强制冷却。 

(6)、精调机的操作人员对接头上下弯曲进行调直、校准。 

(7)、精磨的操作人员对接头外围进行精密打磨。 

(8)、月台控制屏的操作人员对月台滑道和焊轨工艺滑道之间进行联锁及解锁操作。当月台滑道和焊轨工艺滑道之间处于联锁状态时，月台滑道和焊轨工艺滑道一起联动，由焊机手柄2控制；当月台滑道和焊轨工艺滑道之间处于解锁状态时，月台控制屏的操作人员对月台滑道单控制。 

(9)、月台控制屏的操作人员的操作逻辑： 

    当在滑道上只有一根钢轨在焊接时，月台滑道和焊轨工艺滑道之间要处于联锁状态；当焊机焊接完一根400M的无缝钢轨后，由于焊接所花时间比其他工艺时间长，因此月台滑道和焊轨工艺滑道之间要处于解锁状态，当焊机焊接二根钢轨由月台控制屏的操作人员将完成后续工艺的400M钢轨拖出到月台滑道，为钢轨吊出月台滑道腾出时间。

3.焊轨生产线联锁控制系统原理 

    本文根据衡阳铁路机械厂要求，设计焊机生产线滑道联锁控制系统的原理如下：（为方便说明，本文定义焊机、粗调、水冷、中频正火、调直、精调、精磨各工作点分别为0-6号工作点） 

(1)、1-6工作点各加装一个工作状态开关。 

(2)、1-6工作点工作时，手动按下工作状态开关。（状态为1，焊机滑道锁定，焊机手柄控制焊接工艺滑道无效。） 

(3)、1-6工作点完成工作时，断开工作状态开关。（状态为0，焊机滑道解除锁定，焊机手柄可控制焊接工艺滑道。） 

(4)、在焊机处安装一个显示屏，显示各工作点的状态。 

(5)、在调直及精磨入口处加装两个光电传感器S1，S2用于检测有轨和无轨，以便判定两根在滑道上的位置。S1，S2的状态在停电后保持。 

(6)、S1检测到无轨后，月台滑道自动解联锁；5-6工作时，锁定月台滑道的点动。 

(7)、S2检测到无轨后，月台滑道的点动解锁。 

(8)、S2检测到有轨后，月台滑道才可手动联锁。（吊轨完成） 

(9)、月台控制屏处加装一个显示屏，显示各工作点的状态。 

(10)、焊机滑道工作时，月台滑道前进、后退按钮锁定并延迟5秒。 

(11)、在主控系统关闭电源所有的控制功能解除。防止由于控制系统故障导致整条生产线瘫痪。 

(12)、s1，s2中任何传感器监测到有轨后，5-6工作点工作时，月台控制屏的点动锁定，防止月台控制屏处误操作。 

(13)、在主控系统内安装4个小按钮,用于手工设定s1,s2的状态。 

4.系统组成： 

1.焊机显示屏：

    用0、1、2、3、4、5、6亮红灯表示相应的工作点正在工作，用亮绿灯表示相应的工作点已完成工作；S1、S2在检查到有轨时相应指示灯亮红灯，S1、S2在检查到无轨时相应指示灯亮红灯；月台滑道与焊轨工艺滑道处于联锁状态时亮红灯，反之亮绿灯。 

2.月台显示屏:

    显示说明同焊机显示屏 

3.主控系统: 

    主控系统采用三菱FX2N64 PLC为。FX2N系列是小型化，高速度，和所有方面都是相当开FX系列中档次的小型PLC装置。 编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的，程序容量--内置8000步RAM（可输入注释）；高速运算，1个指令运行时间，只需0.08us。 

5.PLC程序编写： 

    本文采用FXGP_WIN-C编写PLC程序，程序逻辑框图见图5-1，梯形图见图5-2。

小结 

    利用PLC对焊轨生产线进行联锁控制，防止了操作人员使用设备工作时，由于生产线滑道运动对人员和设备的损伤，保护了人员和设备；防止了焊接工艺滑道和月台滑道可能的反向运动，保护了滑道电机；操作人员不再需要用金属工具敲击钢轨向焊机及月台操作人员传递信息，精磨机用来判定精磨是否到位的声传感器不再受到干扰，保证了无缝钢轨生产质量；当焊机焊接二根钢轨时由传感器自动判定，解除月台滑道联锁，由控制屏处操作人员将完成后续工艺的400M钢轨快速拖出到月台滑道，为钢轨吊出月台滑道腾出时间，提高了生产效率。本系统经过衡阳铁路机械厂一年多的使用，系统稳定，效果良好。 

套管烫印切断机是实现套管连续自动传送、热烫印商标、切断的设备。它是电容器生产过程的重要设备。由于本公司在国内**业中起步较早，国内无法找到这种设备。考虑进口设备太高，而且不一定能适合本司要求，公司与南通大学联合开发了这套套管自动烫印和切断设备。它能够适应各种规格批次，具有定长控制准确、生产等特点。

2工艺参数及调节范围及控制精度要求
2.1工艺参数
套管折径宽度：30 – 170 mm
套管厚度 ：0.1– 0.5 mm
烫金纸宽度：60 ± 1 mm
2.2调节范围及控制精度要求
进给长度：1 – 500 mm连续可调，误差范围±0.5%
进给速度：40 – 450 mm/s连续可调
烫金头温度：10℃ – 300 ℃连续可调
烫金时间 ：0.00 –2.00 s连续可调
进给长度 ：1 – 300 mm连续可调，误差范围±2%
进给速度 ：120 – 300 mm/s连续可调

3系统硬件构成
系统主控制采用FX1N PLC，它是三菱公司推出的小型可编程序控制器。它具有紧凑的机身设计，电源、CPU、存储器、输出输入组成一个单元的可编程序控制器，同时在AC电源DC输入型中内置传感器用的DC24V供应电源。具有一定的扩展单元，可使用FX0N系列和FX2N系列的扩展模块和扩展单元，输入输出扩展设备大可扩展至128点。强大的指令功能，支持输入输出高速处理，如高速计数、脉冲输出功能。可进行各种链接，便于与人机介面链接以及较高的性价比。无疑能够满足我们控制的需要。
烫金加热温控采用FX2N-2LC温控扩展模块，省去老式温控器，无须模拟量模块就可轻松将温度值传至人机介面，达到温度的控制。
套管定长输送由三菱公司的MR-J2S-40A交流伺服放大器与HC-KFS43伺服电机构成。
烫金纸定长输送系统采用日本东方电机出品的UPK569AJW步进机构。
三菱公司的F940GOT-SWD-C触摸屏构成人机的交换窗口。F940GOT-SWD-C为5.7英寸8彩色人机介面，具有许多特点：与外界链接方便，通过自带RS-422接口、RS-232C接口实现编程与PLC通信；阔视角的液晶显示，具有LCD背光照明功能，即使无光照也能看清显示内容；内置FX-10P功能使PLC顺序程序的调试及保养变得方便，在F940GOT轻松完成PLC程序的读出、写入、插入、删除、监控；通过菜单设定可以显示日文、英文、韩文、及中文汉字，提供丰富的图形编辑功能；通过定义触摸键替代普通控制按钮作为控制键；为保护PLC程序，可以设定密码，禁止读出与写入。

4工作原理与控制方案
整机工作原理如图1，套管定长传送过程实现：PLC的Y1发出伺服脉冲，通过MR-J2S-40A交流伺服放大器驱动HC-KFS43伺服电机，再经过减速机带动主动辊1，带动套管定长传送。套管长度、传送速度、产品数量的检查、设定全部在人机介面完成。并且可以预设目标数量，到达自动停机。对于套管有无、位置偏移的检测全部有传感器接受，传至PLC与人机介面，完成准确报警内容。
烫金纸定长传送过程实现：PLC的Y0发出步进脉冲，UPK569AJW步进机构带动主动辊2实现定长传送。烫金纸长度、传送速度设定全部在人机介面完成。

烫金纸点动：
按下此键，则进入“手动操作 [烫金纸点动] ”画面，同时接通步进电机（烫金纸拖动电机）系统部分的电源。然后即可对烫金纸进行参数设定、进给控制和状态监测。
套管带点动：
按下此键，则进入“手动操作 [套管带点动] ”画面，同时接通伺服电机（套管带拖动电机）系统部分的电源。然后即可对套管带进行参数设定、进给控制和状态监测。
加热管控制：
按下此键，则进入“手动操作 [加热管控制] ”画面，同时接通加热管系统部分的电源。然后即可对加热管进行进给参数设定、温度控制和监测。
气缸控制：
按下此键，则进入“手动操作 [气缸控制] ”画面，即可单对烫金头气缸和切气缸进行上/下控制和检测。
传感检测：
按下此键，则进入“手动操作 [传感检测] ”画面，即可监测各种传感器信号，这些信号包括：烫金纸有无、套管带有无、套管带上偏、套管带下偏、气缸压力、伺服急停、光幕保护
三色灯检测：
按下此键，则进入“手动操作 [三色灯检测] ”画面，即可对三色灯进行检测
单动裁切：
设置套管带的进给长度、速度；单动裁切套管；监测单动裁切过程中的各种运行状态。
自动裁切：
设置套管带的进给长度、速度；自动连续裁切套管；监测自动裁切过程中的各种运行状态。
单动烫金裁切：
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度；加热管（烫金头）的烫金温度、烫金时间；单动烫金和裁切，监测单动烫金裁切过程中的各种运行状态。
自动烫金裁切：
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度；加热管（烫金头）的烫金温度、烫金时间；自动连续地烫金和裁切，监测自动烫金裁切过程中的各种运行状态。

6结束语
经过尽三年的使用证明采用PLC控制的套管烫印切断机，不仅大大的降低了人员劳动强度，减少中间环节，而且提高了产品成品率。采用人机介面，不必太制按钮便可实现手动、自动等多种功能，增进了人员与设备的信息交流，数据的修改、故障报警的识别变得易如反掌。