西门子模块6ES7321-1EL00-0AA0支持验货

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996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。

圆网印花机是一种使用圆形镍网在白色坯布上可连续印制各色图案加工设备，工作原理类似套色印刷机，整机包括进布、主机、烘房、落布这四大部分，主机部分是由主电机经蜗轮蜗杆减速机后带动一直径约450毫米（长由1.8米到3米不等）辊子,辊子带动厚两毫米多的聚氨脂导带转动,由直径较小的被动辊拉紧导带,使与辊子导带间无打滑,导带在两辊间形成一平面,坯布被贴紧导带经由到后一位而进入烘房将布烘干。只要网子与导带严格同步，且网子间任意时刻相位没有误差，则可以在高速运动中（速为120米/分）严格保持0.1毫米的印花精度（这也是印花导带的精度）。与数控技术在机床中应用一样，的圆网印花机用网头单电机驱动技术淘汰了落后的机械减速箱长轴传动的方式，克服了原机械传动间隙和磨损对印花的影响。与数控加工技术相比，他是一种高速同步技术，升降速不能有明显的速度和位置误差。而不能象数控那样有时需降低进给速度来保较小的误差。全伺服圆网印花机是指主电机与网头立传动电机均采用伺服电机，而进、出布电机是采用变频电机拖动。

德高的圆网印花机电控系统由两大部分组成，基于底层开发的电子技术实现的高速同步运动控制，使网头电机（步进或伺服驱动）跟踪布速（通过高分辩率编码器测主辊角速度间接得到）。实现套色印花。变化的位置信息因快10微秒系统就可在线处理。因此可使一秒内车速由80米/分降为零都不会产生多大位置误差，这一点在国内是能同国外系统相比的。另一大部分是由通用PLC实现的整机由进布到出布同步拖动控制及操作控制，以触摸屏完成速度模拟条显示，升降速的不同速度段快捷键一键操作，及故障滚动显示。界面如图1所示。

系统的逻辑动作较为简单，PLC程序没什么难度，此处只举一例，供大家参考，整机除可用触摸屏操作外，仍保留按扭操作，按扭中常用的为启/停按扭，为了减少外部连线并节LC的输入口，我们在如停车状态时需要操作的圆网自转开/停按扭，采用了单按钮操作，即次按下为开，在按一次为停。现以FX系列PLC为例说明实现方法，此处是采用计数器法。设输入按钮接在X001，输出为Y001，梯图为图2示：

FX系列PLC通讯协议规定PLC无论在运行还是在停止时，都可以接收上位机的4种监控命令，每种命令用的命令码标识，如表2示
表2
监 控 命 令 命令码 目 标 单 元 说 明
读取单元 30H X、Y、M、S、T、C、D 成组读取目标单元的状态
写入单元 31H X、Y、M、S、T、C、D 成组写入数据到目标单元
单元置位 37H X、Y、M、S、T、C 置位目标单元的映像寄存器
单元复位 38H X、Y、M、S、T、C 复位目标单元的映像寄存器

PLC与单片机之间是以报文方式进行的，单位为帧。表3给出了通讯中所用到的控制字符。

表3
控 制 字 符 ASCII 说 明
ENQ 02H 询问：主机向PLC发送的请求通信信号
ACK 06H 确认：PLC对主机返回的肯定应答信号
NAK 12H 否认：PLC对主机返回的否定应答信号
STX 02H 文始：表示报文正文开始
ETX 03H 文终：表示报文正文结束

命令帧采用和校验（Sum Check）方式检错，格式如图示

起始标志 命令码 数据区 结束标志 和校验值
STX CMD DATA ETX SUM
UPPER SUM
LOWER
1个字符
1个字符
多个字符
1个字符
1个字符
1个字符
通讯时，单片机先向PLC发送询问（ENQ）信号，请求通讯并等PLC响应。PLC接收到该字符后，若通讯正常，PLC应答信号为确认（ACK），否为（NCK）。单片机收到确认信号便可发送相应命令并等PLC应答，如此可以完成单片机对PLC的控制。
我们用PLC和自主开发的运动控制系统组成的全伺服圆网电控系统，在国内使用多套，用户反映良好，把电子技术应用到传统印染装备，提高了装备水平，也使我国色布出口提高了竞争力，且与国外系统比，价格低廉，非常适合国情。

现代商业生产流通领域中，产品都离不开包装。如牛奶包装箱、水果包装箱等。而包装纸箱的生产中贴箱机每天处理几十万件应是一件量非常大的生产任务，如果不能实现自动化的生产，将会消耗大量的劳动力，而且效率和质量方面都很难提高。本设计就是将PLC应用于贴箱机系统中，从而使纸箱的生产实现自动化，其主要的任务是如何将纸板加工成型，打包成捆，如何进行生产过程中的自动控制，它是机电一体的纸箱机械产品。总之在保证工艺控制要求的情况下，大大提高了生产效率，有很广阔的市场前景。

2、系统控制特点及工艺

2.1 控制要求及特点

(1) 吸附进纸，确保了纸板吸进纸的位置准确；
(2) 折叠部上下传输带夹紧纸板送纸、左右吸附腔吸附送纸和运转与众不同的两侧竖带夹紧纸板送纸相互配合，确保折叠纸无歪斜；
(3) 左右下纠偏带各配增减速器，折叠时摩擦强制前后扯动纸板纠偏效果明显；
(4) 采用崭新的分垛逐出装置技术，比国外的相似装置的性能为稳定、运行为。遇不良纸板时卡纸混乱几率大幅度降低；
(5) 人机界面化，可显示生产速度，纸张数及相关的参数；
(6) 实现了A/M的控制方式。

2.2 工艺简介

本系统以PLC为，由于该系统所带负载不大，可用一台达变频器带动一台3.7kW的异步电动机，该电机拖动主传递装置。当物料准备好后，离合器合闸即将送料，左右电机定纸箱的大小，用转速装置测速度，用光电传感器检测纸箱的位置信号，从而使伺服机工作。触摸屏可以实现友好的人机界面，可以在线的监视系统的运行情况，并进行相应的参数修改。纸板料从平放台进入机器到完成加工全实现了自动化，其工艺简图参见图1。

图1 系统工艺简图

整个轨道是纸板成型的通道，轨道的形状决定纸板所加工纸箱的形状，以下对各个主要部件做简单的介绍。

(1) 进料装置

由于纸板是流水线加工的，当工作台上放有足够多的加工纸板时，才能进入平稳连续，不重叠的工作状态，提高了生产率；

(2) 辊矫直机

为了让纸板经过时垂直于传送带，并使其紧贴轨道以便纸板较为准确地成型；

(3) 测速

用抗干扰能力强的接近开关作为传感器，并将其所产生的脉冲信号给PLC的高速计数器；

(4) 传送装置

由电动机带动，它控制主生产线的速度，并由变频器进行控制；

(5) 纸板矫正

主要由位置信号传感器和伺服系统组成，它主要是矫正成型的纸箱在轨道上的位置偏移，并为后序的纸箱打包做好准备；

(6) 记数传感器

检测轨道上的纸箱数，以便定量打捆；

(7) 纸箱叠放台

把传送的纸箱给叠放，定数量给推出；

(8) 打捆

将定数量的纸箱捆扎好。

3、控制系统设计

纸板加工成型过程，有一套严格的工艺流程，为了满足系统的控制要求，采用PLC、变频器、伺服机、人机界面及的传感器相结合，有效地解决了实际问题。同时也使系统的构成简单，功能强大，性、可操作性和可视性都提高了。

3.1 系统的硬件构成

该系统PLC采用OMRON公司的CPM1A-30CDT-A，30点I/O口，18点输入，12点输出，且还留有扩展的余地。该机型属于欧姆龙公司C系列的小型机，结构紧凑，功能性强，有很好的性能价格比。变频器(VFD-B-5.5kW)和伺服装置(AC servo HO系列)以及触摸屏(PWS717-STN)都采用了功能性比较强的台达系列产品。各硬件构成可见图2的硬件构成框图。

图2 系统硬件构成框图

3.2 变频器

本系统采用了较为的台达变频器进行调速，它调速方便，且调速的精度高。为了适应这种工艺负载，需要在调速时使电动机输出恒定的转矩，应用V/F控制特性的变频器在基频应用V/F控制特性的变频器在基频(台达A型机的参数是Pr04)以下调速。本系统应用两台台达变频器，它们是主从的关系，即从变频器的频率的给定得跟随主变频器的给定频率的变化，且保证从变频器的频率输出略主变频器的频率输出。

3.3 伺服纠偏装置

由于纸板在轨道上传送时，难免会出现位置偏差，这就得需要有能够快速矫正其位置的器件，而伺服电动机正好具备这样的功能。它把输入的控制电压信号变为输出的角位移或角速度，加上控制电压，它便马上旋转，去掉控制电压又马上停转，转速高低与控制电压成正比。此装置具有转动惯量小，摩擦转矩小，运行平稳，噪声小等特点。这里主要利用伺服驱动器对伺服电机的运动特性进行设置，并采用了速度和位置相结合的PID调节，从而使纸箱的位置得到很好的纠正。

4、软件设计

4.1 人机界面的设置

要很好的对系统进行控制和监视，就得利用触摸屏。在前先确定好相应设备和信号的端口地址，然后利用触摸屏的编程软件——ADP软件进行界面设置。下图触摸屏的主控画面，它具有友好的人机交流性。通过对触摸屏的操作，我们很容易的了解和监视系统的运行情况，并可以方便的改变系统的运行参数。其主菜单的设计如图3所示。

图3 主菜单界面图

4.2 PLC的程序设计

为了能使系统各部分协调有序、地运行就得配以比较优化的软件程序。整个软件程序采用模块化编程的方法，便于调试、修改及扩充，它主要包含三部分:通行协议部分、参数设置部分和自动运行控制部分，程序总的控制框图如图4所示。

图4 程序流程图

4.3 软件的性设计

软件的性措施主要包括3个故障程序:

(1) 时间故障检测程序:将工序执行时间某一时间余量作为定时控制时间，时则报警并停产；

(2) 信号比较检测程序:建立故障扫描时钟，使自动式在运行过程中能自动出各段单元，从而故障；

(3) 当纸板被卡主或重叠时，进行报警或减速停机。

5、结束语

纸板成型过程的控制，由于PLC及相关的设备引入，解决了繁冗工作生产，实现了全自动化的生产，其产品的质量和产量都得到了显著的提高。总之在保证工艺控制要求和产品质量的情况下，大大提高了生产效率，有很广阔的市场前景

一、工程概述：

在我国电子行业及规范产品行业都需要，喷码，出货扫描及包装工艺，其大部分厂家还处人工作业，人工作业面临的不仅仅是效率问题还有扫描链接重扫出错而无法从良品中找到出错码制的产品。因此使用全自动流水线在大大提率的同时也提高生产质量。下面就来介绍UniMAT产品在整个自动化线上的应用。

二、工艺介绍及系统要求

1.工艺：喷码机喷码—扫描扫描条码—PLC识别条码信息—存储—传送上位机—出货扫描—自动装箱

2.硬件部分：多米诺喷码机、可进行二维码扫描扫描、SIEMENS CPU224、UniMAT扩展模块：UN221-1BL22 （1）、UN222-1BL22（3）、UN232-0HB22（2）、CP243-1 IT、变频器、工控机及包装机结构，对射光纤及电磁阀 等等;

3.喷码码制为34进制，喷码设备通过光电反射传感器感知产品，把喷码信息传送喷头，喷头通过高电压产生电弧，墨汁告诉喷出形成二维码制;

4.对条码的识别率高，速度，可自动各种规格和大小的条码;

5.条码扫描具备网络通讯功能，可将一条产线的多套扫描器扫到的条码信息通过网络传送给产线数据采集电脑，统一进行数据收集;

6.系统提供漏扫报警，并可接手持条码扫描设备补扫条码;

7.提供条码自动识别功能，当条码出现时，可自动进行扫描记录，不用人为干预;

8.系统适应性广，针对不同类型条码、不同安装方式和安装位置，要能自动适应或经过简单调整适应;

9.提供计算机上微机自动条码记录与管理软件，将扫描到的信息根据时间和类型存储，供生产管理系统进行跟踪和管理;

10.提供网络功能，传输数据到产品数据库内;

11.完成出货扫描进入包装设备，包装效率问题。

三、系统配置与功能实现

1.条码扫描原理

该系统在物件运送的辊道上安装条码扫描器，当物件通过时自动识别物件上的条码标记，从而判断应采取的动作。系统根据读到的条码信息，按事先的约定进行处理，包括物件要存放的位置、是否放行、非正常情况的报警等、并和PLC、上位计算机进行数据交换。

物件的条码由条码扫描器读入并通过通讯转换送入PLC的通讯口，我们采用的PLC是S7-200系列的226 PLC。它是西门子公司生产的性能价格比很高的可编程控制器，已广泛应用于工业控制的各个领域。

PLC采用自由通讯口方式读取条码的信息，主要用到3个寄存器SMB2、SMB3、SMB30。通讯接收字符缓冲器SMB2用于存放在自由口通讯方式下接收到的当前字符，它是一个暂存寄存器，一般应在下一步取走其中的内容。通讯校验结果寄存器SMB3，在作自由口通讯时，PLC的通讯接口按由SMB30规定的奇偶校验方式对所接受到的信号作校验。若检测到错误，PLC自动把SMB3.0置1，根据此标志位，可决定当前信息的取舍，同时还可在出错的情况下，将此错误信息发给对方，要求重发。控制字寄存器SMB30用于存储通讯方式控制字，由用户写入，属于可读写的特殊标志位寄存器，其格式如下:

上位PC机与PLC之间通过一个RS232/485转换器连接，上位PC机的监控程序采用北京亚控公司的组态王（Kingview）完成。组态王是国内使用较多的工控平台，具有良好的人机界面和网络功能。在组态环境下，设计人员对PLC进行参数、状态、条码设定;运行环境以人机界面的形式对条码信息监控，对PLC发出控制命令，对有关数据存储报表，同时利用Web功能使系统具有在线监控功能，即在上位机授权的情况下在任何一台联网的计算机上用标准的浏览器可远程监控。限于篇幅，监控程序不再详述。

（1） 条码自动扫描器：采用工业级激光条码扫描器，条码适应性广，漏扫率低，带有丰富的接口功能，是扫描系统的设备;

（2） 光电开关：安装在PCB 板进出扫描区域的两端，用于界定条码扫描器的有效范围，过有效范围后认为扫描过程结束;

（3） 报置：当条码在扫描范围内没有被识别，触发报置，提示产线人员补扫;

（4） 手持条码扫描器：自动扫描无法扫描时用手持设备补扫条码;

（5） 产线联动控制器：和条码自动扫描器建立联系，出现漏扫时，自动停止产线工作，等待补扫成功后再允许产线工作;

（6） 总线通讯网络和数据采集计算机：产线根据工位一般配置4-8 个条码自动扫描器，这些扫描器通过CAN 总线连接，终连接到产线计算机上，进行扫描数据采集;

（7） 条码数据记录与管理软件：一方面通过总线网络和产线的各台条码扫描器通讯，实时收集新的条码信息，存储在数据库中;另一方面将这些信息定时发送给企业生产监控管理系统，用于全厂级的生产管理;

（8） 相关安装部件：为保证条码扫描设备的正常工作、换条码时调整方便，设计了条码扫描安装部件，将上述的各设备组合在一起，保证系统稳定正常工作。

四、使用效果分析

该条码自动扫描流水线系统自投运以来，已在某大型电子厂安装50 余条产线，经过2 年的连续工作，条码识别率高、漏扫率低，运行稳定、调整维护方便，充分适应产品换频繁、条码类型多样、条码位置不固定等各种情况。用户普遍反映，该系统可以满足生产需要。