西门子6ES7321-1BH10-0AA0千万库存

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1  引言
    在科学技术飞速发展的历史进程中，纺织机械电气控制系统的自动化程度发生了的进步。控制系统从早的十几个继电器控制，发展到用单板机、可编程序控制器（plc）、可编程序计算机控制器（pcc）等。这些控制方式各有特点，例如，纯继电器线路可以用在控制简单的纺织设备中，其价格低廉、维护方便，但不易于改变功能；单片机具有一定的编程灵活性、价格又一般的plc，但控制点位和编程能力受到一定限制；plc以其方便易掌握的编程指令及可扩展的输入/输出模块、成熟的抗干扰技术而深受工程技术人员欢迎，所以现在一般的纺机设备，plc是常见的控制器。可编程计算机控制器pcc（奥地利b&r工业自动化公司推出）具有高性、丰富的编程语言、强大的功能、良好的耐恶劣环境的能力，但由于价格问题较难在普通纺机设备中普遍应用；工业控制器的性能完善同时也与格相伴，因此只有在少数的大型纺织设备中采用。因此，本文对plc逐代应用于纺机的“四代”精梳机等产品加以回顾和介绍。

2  棉精梳机简介
    精梳机在纺纱流程中的主要功能是通过对从梳棉机产出的生条棉网的梳理来去除其中的短纤维、杂质、棉结和疵点等，同时也提高棉纤维的伸直度，使得精梳后的棉条通过后道工艺终能纺制出60支以上的高支纱，由此来满足人们舒适着装或一些特殊的需求），伴随着精梳机不断的升级换代而发展壮大的。由于人们生活水平的不断提高，即使是在全国棉纺业压锭调整的上世纪80年代，人们对棉精梳设备的需求也丝毫没有削弱过。随着欧洲发达国家的棉精梳机和国内**的同台竞技，棉精梳设备制造业的市场竞争日益激烈。自动化信息化等新技术驱动精梳机走近现代化纺机时代。

3  可编程序控制器（plc）的发展与流派
    1968年美国gm(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，二年美国数字公司研制出了代可编程序控制器，满足了gm公司装配线的要求。
    随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已经发展到五代plc产品了。在制造业的发展过程中，除了以连续量为主的反馈控制外，存在着大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以plc发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的新一代自动化技术平台。
    为了使电气工程师使用传统的继电器控制系统的梯形图设计plc应用系统，而编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在存贮器rom中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般plc的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、bcd运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等。另外plc还提供了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，plc解决复杂离散问题的控制能力远远过了继电器。
    世界上plc产品可按地域分成美国产品，欧洲产品，日本产品。美国和欧洲的plc技术是在相互隔离情况下立研究开发的，因此美国和欧洲的plc产品有明显的差异性。而日本的plc技术是由美国引进的，对美国的plc产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型plc上。日本的小型plc具特色，在小型机领域中颇具，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面曾经明显欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多plc制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、等，在世界小型plc市场上，日本产品占重要地位。

4  精梳机伴随plc技术的同步发展 
4.1 c60p用于代fa252型棉精梳机
    公司在1990年以十多年的精梳机研发历史中，电气控制部分都是通过继电器来完成的，其价格虽然低廉，但不易于改变功能。随着控制要求的不断提高，纯继电器的控制线路已显得越来越不能满足，而且太多的继电器使得电控柜的体积变得越来越大，线路错纵复杂，给设计、制作和维护都带来麻烦。
    九十年代初在开发新的棉精梳机fa252、fa253时，正好是plc进入国内自动化领域不久，我们认真对比了当时世界的几个，确定小型机就能满足控制需求，又由于日产plc在编程语言方面适应东方人的逻辑思维方式，所以日产plc。
    在日本多家plc制造商中，比较下来欧姆龙自动化集团的plc是工业自动化产品和应用技术的产品，它进入中国市场的时间早、产品性能稳定、编程简易、调试方便（软件虽然还只是基于当时dos平台的“lss”，但已经有较丰富的功能，与其他日产plc软件相比，它的现场监控能力尤为出色），成为当时自动化领域的。在中国，欧姆龙有遍布全国的物流、销售和技术支持，可及时提供客户直接的服务。基于以上理由，我们在“代”用plc作为主控制器的棉精梳机时了日本欧姆龙公司的产品——九十年代初期的“c60p型plc”。
     “c60p型”可编程序控制器，以现在的目光来看，体积可谓庞大，但该款plc当时比起我们原先计划要在电气箱安装几十个继电器来说体积可大大缩小了，而且控制逻辑可随时修改，不需动一根电线和任何电气元件就可改变控制功能，这些技术进步对于当时自动化设计的改变简直是性的！我们台棉精梳样机成功后就于1993年参加了在日本大阪的纺机展，当时国内外的棉精梳机还继电器控制着精梳设备的运转。由于较早地使用了plc，使得我们当时的精梳设备在控制技术上处于水平。紧接着，公司的精梳配套设备—fa355系列条并卷机也同样采用了c60p型plc。
4.2 cqm1用于二代px2型棉精梳机
    九十年代后期，将欧姆龙公司的cqm1型plc用于公司的二代px2棉精梳机以及为之配套的sr80条并卷机，开发成功后累计达几千台。但由于cqm1型plc差不多可以归入中型plc的范畴，从现在来看价格也比较昂贵，而且目前已被下文提及的cp1h小型plc取代，因此本文不再作介绍。
4.3 cpm1a用于三代cj25型棉精梳机
    随着时代的发展精梳设备需要不断的新，要增强功能又不能扩大电气箱空间，这就要依靠plc的进步相辅佐。九十年代后期，随着欧姆龙公司plc的新产品—cpm1a的推出，其比起原来的c60p体积差不多缩小了一倍，而且在指令种类90多种、指令执行时间ld指令1.72μm、数据存储、定时器/计数器数量128位、中断输入和脉冲输入、高速计数器、模拟量设定、通信距离50m等关键指标比c60p前进了一大步，能够满足新一代精梳机的控制要求，再次采用欧姆龙的cpm1a及显示器mpt002集成三代棉精梳机（此属于公司一款中档精梳机，与“二代”精梳机同步生产、销售）的控制及显示单元。开发成功的“三代”cj25型棉精梳机在众多用户厂经多年使用，运行、反映良好。
4.4 cpm2a用于公司其他产品
    cpm2a系列plc是omron公司在cpm1a基础上推出的升级产品。它与cpm1a相比，在程序容量、指令种类、指令执行时间、数据存储、定时器/计数器数量诸方面都有明显进步，并新加了rs232通讯端口，支持各种无协议通讯方式，特别是脉冲输出和同步功能的增加给设备的自动化控制提供了大的方便。我们在承担高能聚焦声仪调试台项目时，充分运用了cpm2a的脉冲输出功能和同步功能，使得对于定位精度要求很高的该仪，在制作调试过程中很好把握设备的质量关，满足了用户的订货要求。

5  新款cp1h用于四代cj60型棉精梳机
    欧姆龙公司2006年推出的cp1h系列小型plc，在i/o的扩展能力、程序容量（20k）、指令种类、指令执行时间（ld指令0.1μm）、dm数据区（32k）、定时器/计数器数量多、功能块、复杂的函数运算、浮点运算（st）、内置模拟量输入/输出功能、串行plc的连接功能、modbus-rtu的简易主站功能、三个通讯口等诸方面比cpm2a又有长足进步。这些指标差不多与业内的中型plc所相当，而cp1h的体积和价格又类同于其他小型plc。所以cp1h的性价比确实是很令人吸引的。另外，cp1h还引进了usb的标准配置接口与个人电脑连接，增加了设备的通用性（但是该功能在现场调试过程中一旦受到变频器工作的干扰就时有掉线情况发生，这时我们可以通过cp1h自带的rs232串口来实现监控）。与cp1h同步推出的cx-one编程软件也比原来欧姆龙公司的各种软件版本为人性化。在指令编写、地址搜索、条文注释、软件保护、功能块编制、多种编程语言、调试监控等方面为用户提供了高水平的应用平台。尤其是功能块的调用及多种编程语言的灵活性给方案设计提供了大的便利。值得一提的是欧姆龙公司居然允许在今天的cx-one软件上把我们近20年前在计算机的dos操作环境下使用“lss”软件编制的以及win 98环境下使用的“sss”软件编制的、还有所有bbbbbbs 环境下编制的历史程序，都能通过cx-one的转换而方便的读出或进行老程序的升级。这与有些欧洲大的跨国公司相比确实体现出其优势，后者不同等级的plc甚至是地处不同国家的不同团队开发的，因此分别使用了两套不同的软件开发体系，很难做到像欧姆龙公司那样，一直保持软件开发的延续性，使得每个新软件的推出都考虑到对历史产品具有很好的兼容性，这也是成为老用户长期愿意使用欧姆龙plc产品的理由。
    2006年，我们在开发新的“四代”cj60型高速棉精梳机时，由于设备的自动控制功能比代产品都大大增加，系统中包含了模拟量控制、函数运算、modbus通讯、数据高速采集等，如果没有cp1h，我们只能选用中型plc才能满足控制方案的要求。经综合考虑，我们还是选择了欧姆龙的cp1h小型机。
5.1 整体方案
    通过欧姆龙的小型机cp1h可编程控器、日本pro-face的触摸屏、德国keb变频器等强强联合，组成了公司“四代”cj60型棉精梳机的控制方案，其技术是分别采用rs232接口和modbus通讯方式连接plc与触摸屏及变频器、运用plc的内置模拟量输入功能直接连接8个模拟量传感器，实现对设备关键部位自停的智能化、数字化的控制、设备历史故障发生与解除时间及次数的记忆、多级密码分层管理等，并可通过触摸屏的以太网接口实现向上通讯的功能，为纺织厂的现代化管理提供必要的保。
    对于plc的软件编程，根据需要将不同功能的程序段分列，每个任务分别用合适的编程语言如梯形图、语言等来完成。
5.2  i/o配置与标志位和变量声明
    通过i/o配置、标志位、变量声明表，可方便灵活地查到各个i/o点位、标志、变量等的类型、地址、功能注释等，部分声明如图1所示。

图1  标志位声明

5.3  梯型图设计
    系统逻辑量控制基本采用了梯形图法编制。梯形图信号流向清晰、简单、直观、容易看懂，是一种面向对象、实时的、图形化的编程语言。梯型图的结构给程序设计中的逻辑判断和分支操作提供了大的方便。cx-one软件的特点之一是可在程序段下方同页显示某变量的地址拦，方便观察和调试等。
5.4  st语言的应用
    st语言用在具有多个循环和具有函数运算的控制程序中尤其方便，诸如此类的编程方法一般在中型plc机中才具有，但cp1h型小型机也具备了，很有特色。在cj60的整机控制系统中除了逻辑量的控制之外，其他的控制则是运用了灵活的st语言来实现，例如对于功能相同的n个传感器的信号读入和处理等，使用该语言编制控制程序，了很好的效果。节选如图2所示。

图2   使用st语言编程

5.5 功能块的编制与调用
    功能块编程方式是cp1h型小型机的另一具有特色的功能。在反复出现的相同逻辑的程序编制时，预先做好各种功能块，然后在主程序需要时随处调用，精简了整个编程语句，使整个控制系统的设计显得加简洁、易读、易修改、易维护。实例如见图3及图4所示。

图3  功能块编制实例

图4   功能块的调用

6  结束语
    迄今为止，除了采用奥地利b&r工业自动化公司推出的可编程计算机控制器pcc系统开发的多轴驱动棉精梳机之外，欧姆龙公司为的小型机cp1h作为控制器的cj60型棉精梳机电气自动化的控制水平是国内外同类产品中为的。cj60型棉精梳机已销售了近200台，深受用户的欢迎，日前，cj60还成功地通过了国家机构的新产品科技成果鉴定和国家专项拨款项目验收工作，整机的鉴定结论是：“cj60型棉精梳机处于国内、的水平”。欧姆龙的cp1h小型机还用于本公司与cj60配套的cl15条并卷机以及新换代的cj40、sr80等前纺设备。欧姆龙plc具有稳定、价格、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久占有市场的根本原因。
    在自动化、计算机、数字化、互联网为普及的今天，纺机设备的自动化水平只有与时俱进地不断提高，才能在激烈的市场竞争中占有一席之地，才能不断为改善人们的生活水平做出应有的贡献。plc市场潜力很大。调查表明即使在工业发达的日本plc配套的机电一体化产品的比例占40%左右，采用继电器、接触器控制尚有20%多。所以说，需要应用plc的场合还很多，在我国就是如此了。所以，也希望plc的制造商们能不断推出性能越来越的工业控制产品，来满足各个领域的自动化控制需求。plc与纺织机械的前途同样都将一片美好。

1  引言

我公司90m2烧结机于1991年建成，plc自动控制系统采用的是美国modicon公司的584系统，其间经过升级改造，原系统已经被quantum系统取代，但系统已经运行了十多年，通讯方面时常出现一些问题。控制程序一直沿用dos6.22操作系统下的modsoft v2.62开发环境，界面复杂、操作繁琐、功能简单；程序本身虽然逻辑严密，但长期以来随着工艺新，程序也不断修改，致使结构繁琐混乱，加上中间点过多，没有注释，给维护工作造成很大困难，直接影响了烧结生产的顺利运行。

系统原先采用电气操作台控制。调度台与电气操作台分置于内外间，启停时需进入里间才能操作，耗时耗力耗人；另外，由于时间长，电气操作台线路老化、虚接，常常引起误动作，电工查找故障需对图比照，顺线路检查，这些不利因素增加了人、财、物等各项成本，也大地影响了生产作业率。次造也只是用简单的ifix2.5画面替代电气操作台上的按钮和开关，整个生产工艺仍然通过模拟屏显示，并没有实现真正意义上的上位机画面监控。

2  解决方案

针对此种情况，2006年5月份正式实施改造,并于6月13日投入运行。本着大限度降的原则，决定仍然采用quantum自动控制系统，控制程序重新编制，采用bbbbbbs2000操作系统下的concept2.6软件编程；监控画面采用ifix2.5软件，重新制作，将各个工艺流程显示在画面上，同时实现故障报警、历史趋势显示；上位机与plc之间的通讯由以前的mb+改为以太网通讯，速率快，网络也加稳定。

2.1 硬件配置

硬件配置如下：cpu模板：140 cpu 434 12a；电源模板：140 cps 114 20；底板：140 xbp 006 00；工控机：研华ipc-610h；显示器：philips  190s5；以太网模板：140 noe 771 00；交换机：赫斯曼rs2-tx；ifix并口支持硬件密钥；ups电源：5kva；双绞线、同轴电缆若干。

(1) cpu：cpu模板140 cpu 434 12，采用80486处理器，时钟速率66mhz，逻辑解算时间大大缩短，提高了整个自动化系统的性能。

(2) 以太网(ethernet)高速通讯网：上位机与plc之间通过以太网通讯。以太网是现在普遍采用的局域通讯网络，采用tcp/ip协议，具有高速、工作方式灵活、高度可扩展、高可用性、调试快速等特点。

(3)  远程io(rio)：远程分站通过rio 网与控制器通讯。rio网是一个高速局域网络，网速达到1.544mb/s，传输介质采用同轴电缆。quantum cpu 可以支持多达31个分站，只要线路上信号衰减小于35db，远可达4572m(15000feet)。系统中每个rio分支模板要求一个分支器，网络末端加终端电阻，便于以后系统扩展。

(4)  并口支持硬件密钥：运行ifix，需要使用硬件密钥来控制和启用安装中可用的软件选项，并启用终端服务器颁发，还可以保护inbbtion以防非法复制ifix软件。现有两种硬件密钥，一种支持并口配置，一种支持usb端口配置，我们采用支持并行口配置的硬件密钥。该自动控制系统的系统配置图如图1所示。

图1  系统配置图

如图1所示，该系统共有三台操作站，冗余备用，事故时不会影响生产正常运行。三台操作站通过交换机，以双绞线为传输介质，跟以太网通讯模板140 noe 771 00连接，实现以以太网方式与plc通讯。以太网通讯方式为erp数据提供了可能，并可以据此实现整个自控系统的远程集中控制，这是自动化技术发展的方向。根据现场设备配置，系统共有五个电磁站，中控室、原料电磁站、配料电磁站、烧冷电磁站和冷却电磁站。cpu在中控室，通过远程io(rio)与四个远程电磁站通讯。由于整个系统只采用一个cpu，传输距离太长，信号衰减并致使信号失真不可避免。所以远程通讯分为两路，各沿分开线路至不同远程分站，这样需将通讯模板通讯口和冗余接口全部占用。这样的通讯方式虽然在通讯模板上会显示错误，但并不影响正常通讯。分支器采用ma-0185-100(b)，远程通讯末端连接终端电阻，采用52 0422 000。

2.2 软件体系

(1) 编程软件：编程软件concept 2.5是一种基于bbbbbbs环境的编程工具，提供包括多种编程语言的单一开发环境，功能强大，从程序的开发和维护上都大大原有的modsoft软件。其优点为：采用bbbbbbs操作系统，界面简单，操作方便； concept具有联机的程序编辑功能，编辑完后可立即执行，不必重新下载；concept提供了多窗口编辑功能，可同时显示不同区段的程序，方便对照、复制与编辑；具有程序单元输入功能，可将整个开发工作分解为多个程序单元，立输入；具有程序语法检查功能及程序测试功能。

90m2烧结机包括含铁料上料系统(81)、溶剂系统(83)、灰石系统(84)、白煤粗碎系统(85)、白煤细碎系统(87)、上煤系统(88)、配混系统(1、2两个系列)、烧冷系统(3、4两个系列)、成品系统(5、6两个系列)、铺底料系统和除尘系统

2.1 扫描架部分

扫描架选用impact公司的b/m传感器变送器及相应的o形扫描架系统扫描架和定量水分信号通过tcp/ip协议和os站交换数据。impact公司的扫描架系统可以方便的对定量水分控制进行扩充，如检测和控制纸张的厚度、灰分、白度、平滑度、横向分布等。

此控制系统引进传感器型号如下：o型扫描架1880mm(1880mm advantage plus o-frame scanner)；单边扫描架1880mm(1880mm single sided frame)；定量传感器－钷147(basic weight sensor-pm147)；水分传感器-钨136(basic moisture sensor-w136)；轻触式厚度传感器(light touch air-bearing caliper senor)。

2.2 fcs(现场控制站)功能设计

(1)  与变送器、执行器一起构成具有自动调节能力的控制站。

(2)  对现场送来的信号进行处理转换，变成计算机能处理的信号。

(3)  把输出信号转化成现场执行器的控制信号。

(4)  具有相应的扩展输入/输出(i/o)模块，可完成输入/输出处理。

(5)  具有与监控操作站(os/oe)进行数据通讯的接口。

(6)  具备一个主控制板，能执行设定好的控制算法。

(7)  通过profibus-dp现场总线实现与从站和os进行数据通信。

考虑到系统性能和性价比，可编程控制器采用西门子s7-300plc。其特点是：模块化、易于扩展、通信稳定、运行。s7具有开放性的网络结构适应于bbbbbbs nt/2000和bbbbbbs xp标准操作系统支持dde/opc，可通过以太网与企业上位信息管理系统连为一体。

通过profibus-dp现场总线实现i/o与控制器功能处理分散，可进行远程扩展，进一步提高了系统的性和可操作性。可以通过计算机或触摸屏设定各个控制及连锁逻辑控制回路的控制周期及扫描周期。plc与os站的通讯接口模块采用cp340。

2.3 硬件配置

根据控制系统的要求，采用s7-300系列的plc来进行组态。对于控制系统的plc，，由于控制系统的i/o点数(本系统为110个点)不多，程序量不大，通过经验公式计算所需存储器容量(存储器容量(kb)=(1.1～1.25)×(di×10+do×5+ai/a0×100)/1024)，根据存储器容量大小选择主控模块为cpu314即可。

供电模块: 10a的ps307；处理器(cpu): 选用cpu314；模拟信号输入：所有的现场参数，由各自的变送器进行检测，通过相应的变送器转换为4～20ma的标准信号与plc系统的模拟量输入通道连接。选用模块为sm331/ai8(2块)；开关量输入：主要是一些控制按钮、急停按钮、限位开关、行程开关等，选用sm321 di16(2块)；模拟信号输出4～20ma的调节信号通过d/a模块输出，完成各回路中的调节器的控制。阀门采用气动调节阀，通过电气阀门定位器接受4～20ma电流调节信号。选用模块为sm332/ao8(2块)；开关信号输出：包括一些运行状态显示、报警等。选用模块为sm322/do32(1块)；通讯模块：选用r485接口的cp340(1块)。

为了保证控制系统运行稳定，在信号的采集和控制通道中充分采用系统隔离技术。所有现场传感器信号通过隔离器或配电器进入plc的模拟信号采集通道，所有现场的开关信号及阀门的控制信号采用中间继电器隔离。

2.4 系统控制回路

(1) 上浆浓度控制回路 影响定量的只要因素是进入冲浆泵的纸浆浓度和流量，浓度通过浓度的自动控制系统来调节。

(2) 上浆流量控制回路 将流量计和相应的控制阀安装在冲浆泵的入口的管道上，实现对上浆流量的控制。根据一定的定量控制算法，改变流量设计值的大小。定量阀采用btg公司的，流量计采用横河ae215mg-as2-pnj-ain/br/sct。

(3) 蒸汽压力控制回路 本系统为三段供汽方式的8缸纸机，采用分段控制方式。分别对施胶前烘缸组(2缸)和施胶后烘缸组(6缸)压力进行顺序控制和定值控制，实现纸张水分的控制。

(4) 定量水分测控系统 定量和水分仪的探头安装在o型扫描架上，随扫描架的来回移动对纸张连续扫描检测，检测信号通过网络传输给计算机进行处理。并在计算机屏幕上实时显示定量水分横向分布图和和纵向趋势图。与此同时计算机通过检测值和设定值之间的偏差根据一定的控制算法发出控制信号，分别调节定量阀和烘缸蒸汽阀，使定量水分保持相对稳定。

(5) 纸机车速显示和调节 从纸机传动部变频器和增量式编码器组成车速的调节系统，并把车速信号传输给计算机显示，通过检测信号和设定信号之间的偏差发出调节控制信号，保持车速稳定。

2.5 os站(操作员站)的功能设计

(1) 组态设计、调试、监控和控制操作。

(2) 与现场控制站连接通讯，实现系统的分散控制。

(3) 完善的系统应用软件，进行工控软件的二次开发，提供人机监控操作界面。

为保证控制系统运行稳定，在信号的采集和控制通道采用系统隔离技术，传感器信号通过隔离器进入plc的模拟信号采集模块，所有逻辑信号和阀门控制信号采用中间继电器隔离，保证控制系统与现场仪表的隔离。

该控制系统所有的压力、流量、液位、浓度、温度等信号以动态的形式在计算机上显示。系统的各个控制参数、工艺参数及生成的数据库自动的存贮在计算机中，便于实时查询。

3  系统控制策略

纸张生产过程中，定量和灰分的调节是一个大时滞、大惯性、强耦合、非线性的复杂控制过程。传统的pid很难对其进行有效的控制。本系统利用智能控制策略结合pid控制很好的解决了纸张定量和水分的控制。

3.1 系统功能

系统具有定量和水分的测量及控制，横向定量曲线的输出，绝干浆流量控制。plc根据定量水分的设定值和检测值之间的偏差，按一定的控制规律发出控制信号，分别调节定量阀的开度和和烘缸蒸汽压力的大小，保持定量水分的稳定。

(1) 调浆箱上浆浓度的自动检测和控制，克服了中浓浆浓度的变化对纸张定量的影响。

(2) 烘干部烘缸汽压的自动检测和调整，克服了外来汽压的波动对纸张水分的影响。

(3) crt显示纸张定量水分的工况数据历史记录。根据纸张定量水分的设定值和测量值之间的差值，控制浆流阀的大小和及蒸汽压力阀的动作，保正产出高质量的纸张。

(4) 根据工艺，通过电脑键盘设定控制参数和设定值。

(5) 系统操作规范有手动和自动两种方式，可根据需要自动切换。

3.2 控制算法

纸张定量的控制特性表现为滞后时间长、时间常数较短、测量值离散度较大。纸张水分的特性表现为时间常数大、易受干扰。在纸张生产过程中定量水分的控制存在着强耦合特性，因此要想达到理想的控制效果，就对定量水分的控制回路进行解耦，把纸张定量水分的控制回路分离开它们之间的相互影响。控制方案如图2所示。控制软件包括：纵向定量水分控制软件，绝干浆控制软件，烘缸控制软件。

1  引言

运料车的作用是将搅拌好的成品料提升到成品料存储仓中。早期的搅拌设备中，运料车控制通常都是采用继电器逻辑控制，由于继电器的稳定性远远比不上目前的plc控制设备。特别是随着科技的不断发展，plc以其体积小，功能强、故障率低、性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。

本项目运用plc(可编程逻辑控制)控制运料小车的运行 ，取代了传统的继电器控制 ，实现了运料过程的自动化。在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，plc在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。本文通过分析可知,用plc控制运料系统，、，而且维护、调试方便，具有很高的推广。

2  设计与实现分析

2.1 运料车系统工作过程介绍

成品料存储仓一般有单仓、双仓或三仓等配置形式 ，另外再配一个废料仓。我们以双仓为例来说明其控制过程。图1为运料车工作过程示意图。运料车在工作前要先选仓。１号成品料仓和２号成品料仓的仓上各有(图1运料车工作过程示意图)两个门，起防雨和保温的作用。废料仓上没有门。当选择好料仓时，舱门自动打开，这时才允许运料车工作。运料车的工作过程为：前进——停车卸料——后退——等待装料——再前进。

图1  运料车工作过程

2.2 小车自动送料系统设计

(1) 沥青入喷射腔，各热骨料仓装料，料粉仓装料；

(2) 热骨料，料粉，沥青入搅拌锅搅料；

(3) 搅拌结束，小车到位，接近开关发信号；

(4) 搅拌锅打开电磁阀放料，同时读取称重传感器的值，当称重传感器的值到达设定值时搅拌锅关闭电磁阀，料运到目的地；

(5) 车卸料同时读取称重传感器的值,当称重传感器的值达到设定值时运料车关门,然后返回搅拌锅下重新装料；

(6) 运行直到运料完停车。

2.3 自动送料运动设计

用电动机拖动小车，电动机正转，小车前进，电动机反转小车后退。选择成品料仓１号或２号。选择好后，小车停在搅拌锅下装料，当称重传感器达到预定值时，电磁阀关闭，停止装料，小车前进，向选好的料仓驶去，抵达后将料卸完(称重传感器达到预定值即小车的净重)小车后退返回到搅拌锅下接着装料，然后继续向料仓运料。如此反复直到将料运完。

(1) 小车向1号成品料仓运料：小车位于搅拌锅下；当运料小车位于搅拌锅下时，压下限位开关sq0，接通x1，其常闭断开，常开闭合，指示灯y0亮。

(2) 小车向1号成品料仓运料：按下起动按钮sb1，接通x0，其常开闭合，运行指示灯y1亮。y1常开触点接通，实现自锁。与此同时，y1常开触点接通移位寄存器的输入端，m0置“1”，其常开触点闭合，常闭触点断开。m0和x2接通t0的线圈。30秒后(此30秒时间内给小车装料)t0常开触点闭合，y4线圈得电，km1得电吸合，电机正传，小车前进，向1号成品料仓运料。

(3) 小车从1号成品料仓返回搅拌锅下：当运料车到达1号成品料仓时，压下限位开关sq1，x2常闭断开，常开闭合。t0线圈失电，其常开断开，km1失电释放，电动机停转，小车停止前进。与此同时m0与x2常开接通移位寄存器输入端cp，将m0中的“1”移位到m1中，m1常闭接点断开，m0补“0”，而m1常开接点闭合，t1线圈通电，延时30秒(在这30秒内小车卸料)后，t1常开触点接通，y5线圈通电，接触器km2接通，电机反转，小车后退，返回搅拌锅下。

(4) 运料车二次向1号成品料仓运料：当运料车返回搅拌锅下时，压下限位开关sq0，x1常闭断开，t1圈失电，t1常开断开，y5失电，km2线圈失电释放，电动机停转，小车停在搅拌锅下。与此同时，m1与x1接通移位寄存器输入端cp，将m1中的“1”移位到m2中，m0的“0”移位到m1中，m0仍补“0”，m2接通t0线圈。30秒(这段时间小车装料)后，t0常开触点闭合，接通y4，km1得电吸合，电动机正转。运料小车向1号成品料仓运料。

(5) 运料小车2次返回搅拌锅下：当运料车到达1号成品料仓时压下sq1，x2常闭断开，常开闭合，t0线圈失电后，t0常开断开，y4线圈失电，km1失电释放，电机停转，运料小车停止前进，这时m2与x2接通移位寄存器的输入端cp，将m2中的“1”移位到m3中，m3常闭触点断开，m2补“0”，m3常开触点闭合，接通t1，延时30秒(此时小车卸料)，t1常开闭合，y5被接通，km2接通，电动机反转，小车后退，返回搅拌锅下。

(6) 运料车停止运料：当小车返回搅拌锅下时x1常开闭合，常闭断开，y5失电，运料车停止运行。此时m3与x1接通移位寄存器输入端，m3移位到m4，m4为“1”，m0～m3位“0”，如果连续运行开关s没有合上，x5仍断开，那么移位寄存器不会复位，m0仍为“0”，则运料车停止运行。

(7) 运料车连续运行或向其它料仓运料：

● 如果需要继续向1号成品料仓运料，只要合上开关s，x5，x1与m4接通复位输入端rst，移位寄存器复位。m0重新置“1”，m0与x2又接通y4，运料小车又开始二周期运行。一直到不需要运料时，按下停止按钮sb4，x8触点断开，y4、y5线圈回路断开，运料车立即停止运行。同样，如果发生意外情况，不论运料车在任何位置，只要按下停车按钮sb4，电动机能够立即停车，系统恢复原来状态。当故障排除时重新启动；

● 运料车向2号成品料仓运料。运料过程的控制与向1号成品料仓运料控制相同，只是移位寄存器的输入从m5～m9。

● 运料车向废料仓运料。控制过程与向1号成品料仓运料控制过程相同，只是移位寄存器的输入从m10～m14。

● 此程序运行时，可以任意先选择其中的一个料仓给其运料。运料过程中如果需要给其它料仓运料只要将运料车停止，再启动其它料仓的启动按钮就行。

2.4 设计中要注意的几个问题

(1) 盛沥青、骨料、料粉的料斗分别装有上限、下限报警器将沥青、骨料和料粉分别用运料车将料放入盛料料斗中，将料斗阀门打开开始放料，它有一个盛料的上限，当料斗内的料过上，报置动作，停止放料。同理，还有一个盛料的下限报置。将沥青、骨料、料粉下放到搅拌锅内，盛料斗内的料下，下限报置响应，开始加料。

(2) 沥青、骨料、料粉入搅拌锅量的控制。成品料是由沥青、骨料、料粉搅拌而成，而各料在成品料中所占比例不同，因此需要控制各个料的量。放料时需按预先设计好的程序控制各料斗下料的量。

(3) 重量控制。将搅拌锅内的料搅拌好后，通过电磁阀给运料车装料。运料车装料的量通过称重传感器来控制。当称重传感器的值达到设定值时，搅拌锅关闭电磁阀，通过传感装置给电动机发出信号，小车将料运走。

(4) 电机过载报置。运料车在过载低速运行过程中，引起电动机发热过烫的现象，会缩短电动机的寿命。在发生这种现象时通过报置及时检修相关装置，排除故障。

(5) 障碍物监测。在运料车工作过程当中，为防止传送带或轨道上有障碍物阻碍运料车而发生事故，如工作人员在不知道的情况下挡在运料车的必经之路时或有其它设备或物体时，自动监测系统能够及时发现发出警告，使运料车暂停，待障碍后再运行。

(6) 运动路线。运料车运料必定有一个运料路线，这个路线是预先设定的，通过给运料小车编制一定的程序实现自动沿路径运行。

2.5 系统程序设计