西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8全年质保

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8全年质保

饮料灌装机用于灌装各种各样的瓶装饮料,适合大中型饮料生产厂家。早期的灌装机械大多数采用容积泵式、蠕动泵式作为计量方式。这些方式存在一些缺点,例如:罐装精度和稳定性难以保证、换灌装规格困难等。本系统采用的饮料分装计量是通过时间和单位时间流量来确定的,计量精度可由OYES PLC来控制确定,通过人机界面———触摸屏监测运行状态,可在线修行参数。PLC控制具有编程简单、工作、使用方便等特点,在工业自动化控制领域应用广泛。触摸屏是显示器和触摸开关一体型的可编程终端(PT),是新一代的人机界面产品。专为PLC应用而设计的触摸屏集主机，入和输出设备于一体,适合在恶劣的工业环境中使用。

1 工作原理

饮料灌装机主要包括三大部分:恒压储液罐、夹瓶及灌装头部分、变频调速传送带部分。主机的上部是恒压储液罐,里面有上限位和下限位液位传感器,它们被淹没时是1状态。液面下限位时恒压储液罐为空。饮料通过进液电磁阀流入恒压储液罐,液面到达上限位时进液电磁阀断电关闭,使液位保持稳定。

恒压储液罐下面是夹瓶及灌装头部分,共有24个灌装头。夹瓶装置由气压缸1驱动下降,下降到位后,夹瓶装置由气压缸2夹紧定位,下降及夹紧由行程开关控制位置。定位夹紧后,灌装头由气压缸3驱动下降,到位后灌装头电磁阀打开,开始灌液,延时后电磁阀关闭,通过控制电磁阀的开启时间达到灌装容量控制。

传送带电动机由变频器控制,实现无级变速,达到系统经济运行的目的。电机启动1s后,进瓶气缸缩回、开始进瓶,3s后出瓶处气缸4伸出挡住空料瓶。进瓶处设置光电开关检测进瓶个数,当到24个时,出瓶处气缸5伸出不再进瓶,传送带电动机停止。这时,灌装头下降到瓶口,由通过触摸屏输入的时间使PLC控制灌装头的开启时间。灌装结束后,灌装头上升,夹瓶装置放松、上升。出瓶处气缸缩回,传送带电动机又开始转动,1s后进瓶处气缸5缩回,光电开关又开始检测进瓶个数。

2 硬件系统设计

2.1系统框架

该系统既有开关量控制又有模拟量变频调速控制。设备既可以自动连续运行,各运动点又可人工点动操作,这样对应于各种操作的输入点、需要显示的动作状态信息输出点有很多。这些I/O信号如果采用电器按钮、指示灯显示的方式,会大大增加硬件模块及电气连线,相应故障率也会加大。我们采用PLC与触摸屏相结合的方案。触摸屏的画面是用的组态软件设计完成后,再通过计算机的RS-232C串行通讯口下载到触摸屏。PLC与触摸屏之间通过串行接口通讯,连线简洁。

2.2 I/O控制的设计

灌装设备共设计有数字量输入点13个,其中:气缸运动传感器10个,液位传感器2个,光电开关1个。数字量输出点35个,其中:灌装头电磁阀控制24个,气缸运动电磁阀控制10个,储液罐电磁阀控制1个。

变频调速系统需要1个模拟量输入点和一个模拟量输出点。测速电机测量电机的转速,电压值信号接入模拟输入点,经过与给定值比较、PID运算,运算从模拟量输出点输出,作为变频器的控制信号,实现变频调速。

主控单元采用了OYES-200系列的PLC产品CPU224,外加两个数字量扩展模块EM223和一个模拟量扩展模块EM235。触摸屏采用闽台产PWS3260型。

变频调速系统需要1个模拟量输入点和一个模拟量输出点。测速电机测量电机的转速,电压值信号接入模拟输入点,经过与给定值比较、PID运算,运算从模拟量输出点输出,作为变频器的控制信号,实现变频调速。

3 软件实现

3.1 软件总体功能

控制程序是用菜单形式编制的。自动功能包括:运行、暂停、结束、复位等。手动功能包括:所有运动部件的进、退、起、停等。利用ADP3组态软件中的交替性按钮功能编程。在按钮按下、抬起时分别对PLC相应的中间继电器置位,使PLC实现对某运动部件的进退控制。初值设定:按用户的需求,任意设定转速、计数值等参数,并对参数的上限进行监视,一旦越界,即给出提示。运行监视:监视系统的各个器件状态,如变频器、电机等的异常状态,及时断电保护,并给出报警提示。

4 结论

采用OYES PLC-触摸屏结合的电气控制方案并与机械、气动、传感器技术组合为一体,使该灌装设备操作简单、性能,设备的可维护性和灵活性得到显著提高。

1  前言

圆网印花机通常由进布装置、印花机头、烘燥装置、落布装置等四部分组成。目前，圆网印花机分为八色、十二色、十六色、二十四色等。圆网印花机的圆网周长主要有640mm和904mm两种。其中，640mm圆网印花机居多。圆网印花机具有操作简便、劳动强度小、产量高等特点，适合各种织物的印花，同时也适合多品种小批量织物的印花。主要装置介绍如下：

进布装置：有布车进布和布卷进布两种。布卷进布时，可将摆动式引布辊压在布卷上，依靠引布辊转动把布导入印花装置。进布时被织物随循环运行的橡胶导带前进而完成印花。此导带先经给胶辊在表面涂一层热塑性树脂薄层，可平整地粘贴织物。

印花装置：圆网印花装置包括圆网、刮、给浆装置等，如图2所示。

圆网是印花机的花版，由镍金属制造，又称镍网，呈六边形网孔。圆网两端以闷头固定，以防印花时圆网变形，影响对花的准确性，能承受印花时色浆和刮的压力。为了提高圆网的弹性，减少承受的压力，圆网要偏离支撑辊线安装，一般要偏离16mm左右。每一圆网机座有一示读装置，可显示出各方向上所受的刮的压力。

刮安装在圆网线上的刮架上。刮架既装有刮又装有给浆管。刮系采用铬、钼、钒、钢合金制造，具有摩擦系数小和可以任意调节角度的特点。印花时，刮的口和圆网的内圆相切，刮对色浆以施加压力为主、刮为辅的复合动作。

圆网印花机的刮压力和位置可以调节，以适应各种花型和各种厚、薄色浆的织物印花。

印花装置圆网印花机是自动给浆，每一圆网都配有给浆系统。供应色浆时，将机台上塑料管一端套在金属给浆管上，而机外另一端软管插入色浆桶内，用泵输入圆网，由电自动控制色浆液面的高度。

烘干和摆布装置：圆网印花机采用松式热风烘干。印花后即和橡胶导带分离，导入烘干部分，松式平放在涤纶网上，经热风烘干出布。出布由电动摆布轴牵引落入布车内。

圆网印花机具有劳动强度低、生产、对织物适应性强的优点，适合于化纤织物、针织物、轻薄织物印花；能获得花型活泼、色泽鲜艳的效果，并可避免传色的疵病。但是，受圆网结构的限制，印制精细线条时效果还不十分理想。本文针对圆网印花机的12轴控制作详细介绍。

2  控制系统设计原理

本文中，圆网印花机是12轴印刷，12轴圆网需要位置同步套色，主机在加减程中，12轴印花棍需要同步跟随。在套色出现偏移时，需要实时调整轴位置。主要的控制要求如下:

2.1 12轴同步跟随控制

印花棍需要与橡胶导带速度同步，橡胶导带由变频器带动主电机经过1/25.5的减速箱控制。跟随主轴安装在主电机后，编码器的分辨率为1024P/R。将编码器信号接到AH10PM的X0.8和X0.9端子，AH10PM可以带6个轴，所以需要两个AH10PM，编码器信号可以并到两AH10PM端子上。在AH10PM可以建立主从电子齿轮关系的运动程序。

2.2 网头单运行

印刷结束后需要清洗导带和圆网，需要在导带不运行的情况下12个网头单运行。这个功能可以通过在AH10PM里建立虚主轴，让12个网头跟随虚主轴。虚主轴进行JOG或者变速运动，因12个轴与虚主轴之间建立了主从关系，12个网头就会跟随虚主轴运动。在正常生产时，让虚主轴跟随主编码器运动，而虚主轴一直与12个轴保持主从关系保持在不同情况下都是同步关系。

2.3 对花纠偏

在印花过程中，会因布的张力大小、导带与布之间的摩擦力、圆网变形等情况，造成套色偏移。需要通过纠正网头与导带之间的相位把花色重新对准。我们通过虚主轴与12个轴建立了电子齿轮的关系，在需要进行纠正时，可以实时改电子齿轮的分子。工艺上纠偏分为进、快退、慢进、慢退，只要设定不同大小的齿轮比就可以实现。

2.4 触摸屏、模拟量、I/O点控制

圆网印花机的各个装置如烘箱、水气阀、摆布变频器、导带上下、纠偏进快退慢进慢退按钮都是通过台达DVP-ES2与AH500 CPU进行PLC-bbbb通讯，再由AH500 CPU与AH10PM进行数据交往，把外部信号读进来，改相应的变量实现控制。

系统在正常运行时，虚拟主轴跟随主编码器运行，通过改变主编码器与虚拟轴之间的齿轮比，可以在触摸屏里调整导带与网头摩擦系数。当产生套色偏移时，可以调整虚拟主轴与从轴之间的齿轮比来调整导带与网头之间的相位。

当需要单动网头时，可以直接JOG或者变速运动虚拟主轴，从轴同样会跟随虚拟主轴运动。

5  PLC-bbbb与AH500背板数据交换

在本案例中，所有的外部I/O点都是接到台达DVP-ES2小型PLC里，再由PLC-bbbb传到AH500 CPU里。PLC bbbb是透过RS485的联机来进行数据交换的网络机制。台达AH500是图形化规划接口，提供PLC bbbb与Ether bbbb的主机数据交换，便利快速的功能、简单的填表与设定，即可以在免程序撰写下实现复杂的数据交换通讯功能，针对OEM设备集中收集信息至FMCS或ERP的应用需求，特别有帮助。

AH500 CPU与AH10M模块之间的数据是通背板通讯实现，通过建立数据交换表来定义互相交换寄存器地址。

6  程序编写

程序主要分为轴初始化、系统正常生产即跟随主编码器、网头单动、网头对花和纠偏。

1号轴初始化如图8所示，其他轴类似。定义运动轴的速、速和加减速时间以及脉冲输出方式等。AH10PM轴频率可以达到1MHz，后两轴频率是200kHz，为了统一，我们都设为200kHz。

程序中8号轴跟随主编码器记录脉冲数，D200作为计长，当需要清零是只要M44断开一个周期后再导通就可以实现，把D200传到AH500 CPU里计算出长度。

7  结束语

基于台达的中型PLC AH500和AH10PM运动模块的解决方案在圆网印花机上得到了成功应用，车速可以达到100M/min。同时，如果选用台达的伺服驱动器和台达的PLC控制器搭配使用，可以为客户量身定制多的解决方案，给客户提供、、优化的系统解决方案。

随着注塑机控制的不断发展，老式中小型注塑机的电气控制系统大多采用继电器控制，线路复杂，故障率高，维修麻烦，使得生产效率低下。 

注塑机的控制采用可编程序控制器（PLC），它具有性高、编程方便、抗干扰能力强、维修方便等特点，基于PLC的注塑机控制系统的整个过程主要是用液压系统与PLC配套，使机器的执行机构（电动机、阀门等）按一定的顺序完成工艺流程。

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。

二、注塑机控制系统总体方案设计

本系统的控制装置采用PLC为基本的控制单元。注塑机的控制由输入、输出、PLC和液压比例阀、开关阀的驱动电路组成。将编写好的程序写入PLC中，PLC将所编程序进行，内部CPU采用扫描的方式将注塑机的状态信号采集输入到存储器当中，再按照用户程序进行数据处理得到所需要的输出状态。系统设备采用了西门子300CPU,OYES开关电源及OYES-300系列数字量/模拟量模块。

三、总结

    PLC由于其高标准化，高性，智能化模块，它在注塑机上的应用将越来越深入，不仅仅是对、合模、射台进退动作进行程序控制。而且温控、预塑计量过程进行闭环控制，个PLC厂家都在尽力开发针对注塑机的特殊模块，可以说PLC在注塑机的应用是大有可为的。PLC的网络通讯功能是PLC得以成为工业自动化三大支柱的有力，高速的网络连接，可满足工业自动化中各控制系统交换信息的需要。

一、 S7-200PLC内部RS485接口电路图：电路图见附件
图中R1、R2是阻值为10欧的普通电阻，其作用是防止RS485信号D+和D-短路时产生过电流烧坏芯片，Z1、Z2是钳制电压为6V，大电流为10A的齐纳二管，24V电源和5V电源共地未经隔离，当D+或D-线上有共模干扰电压灌入时，由桥式整流电路和Z1、Z2可将共模电压钳制在±6.7V，从而保护RS485芯片SN75176（RS485芯片的允许共模输入电压范围为：-7V～+12V）。该保护电路能承受共模干扰电压功率为60W，保护电路和芯片内部没有防静电措施。

二、常发生的故障现象分析：
当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通信时时有通信口损坏现象发生，较常见的损坏情况如下：
●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受大10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。
●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会产生±15kV的静电。
●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。
由以析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂，如由于PLC内部24V电源和5V电源共地，24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化，从而造成共模电压出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的信号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等，地线环流！
当带电插拔未隔离的连接电缆时，由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。
连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC，总线上连接的设备站点数越多，产生瞬态过电压的因素也越多。
当通信线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，其能量往往是的，常有用户沮丧地说：“联网的几十台PLC全部遭打坏了！”。
三、 解决办法：
1、从PLC内部考虑：
●采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。
●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。
●采用响应速度快、承受瞬态功率大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。
●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS（或BL），PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流减小。
2、从PLC外部考虑：
● 使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不用廉价的非隔离电缆（特别是在工业现场）。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！
● PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器.
● 与PLC联网的三方设备，如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离，这样各RS485节点之间就无“电”的联系，也无地线环生，即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。
● RS485通信线采用PROFIBUS总线屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并后接大地。
● 对于有架空线的系统，总线上设置专门的防雷击设施。 
找到了解决S7-200通讯口损坏的办法了
在我们单位众多的S7-200PLC中，不时有通讯口损坏，致使不能连接PC或不能进行通讯，在对PLC解体时发现，在PLC通讯口出有一芯片－－75176，这就是通讯接口芯片，在芯片周围有5个FB，标识FB1~FB5，这其实就是5个保险，在通讯连不上时，一般就是这5个保险中的某个烧毁了，可用同等型号的保险代替，也可用导线直接短路。一般就能解决问题。不过换时要注意，由于元件时贴片的，十分小，空间也小，所以焊接时注意不要短路。