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浔之漫智控技术(上海)有限公司
主营：西门子DP电缆代理商
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广州西门子中国授权代理商交换机供应商
3.4 PLC控制系统的优势及选取
与传统的继电器逻辑控制相比，PLC具有的主要优势为:性高，逻辑功能强，体积小;采用软件编程来实现控制任务，改变控制功能只需改变程序;PLC以继电器逻辑梯形图为编程语言，学习方便;抗干扰能力强，能够在恶劣的环境下运作。现代PLC已经成为工业自动化领域中重要、应用多的控制设备。从国内纺机厂的生产状况分析看，江苏高淳、山西经纬、无锡龙力等，均采用以PLC为并配以旋转光电编码器为元件作为主要电控器件，既简化了硬件设计，减少故障点，又提高了系统的性和稳定性，得到了用户肯定。这表明该系统设计已趋成熟。
PLC的选取考虑两个问题:PLC的容量和选择何家公司的PLC及外设。本系统包括以下输入输出点，见表1:
表1 I/O点数
本系统共包括24路开关量，4路模拟量。因此选用松下电工的型号为FP1C40的PLC。其有24个输入点和16个输出点，另加一FP1-2D/A扩展单元，扩展单元可扩展4个模拟点，可以满足本系统的要求。
FP1是松下电工的FP系列产品中一种功能很强的小型机，虽然其进入中国市场较晚，但由于设计上的到之处和优良的控制功能，一经推出就很受欢迎。FP1主控单元内有高速计数器，可输入高达10kHz的脉冲，并可同时输入两路脉冲。还可输出频率可调的脉冲信号，具有8个中断源的中断权管理。通过主机上配有的RS-422或RS-232接口，可实现PLC和PC机之间的通信。FP1的硬件配置较全，主机可通过外接I/O扩展单元(扩展单元为一些扩展I/O点数的模块，由E8～E40系列组成)。FP1的智能单元主要有A/D、D/A模块。当需要对模拟量进行测量和控制时，可以连接智能单元。
4 系统软件设计
程序开始选择系统的运行方式，即自动还是点动。选择自动按钮时，系统将进入自动运行状态，判断紧急停车信号、信号、经停、纬停、定长和定位信号的状态，如果上述信号都未接通，则PLC通过输出继电器向电机输出正常启动所需要的电压，织机在电机带动下启动。如上述任一信号接通，则程序立即转向相应的子程序。待子程序执行完毕，相应的信号复位后可重新开车。
由此由主轴正常转速400r/min，得电机正常转速为400×2.5=1000r/min。在电机需要慢速倒转带动开口等机构运动时候，同理可得电机的转速应该为30×2.5=75r/min。所选的开关磁阻电动机的调速控制由电位器的给定电压来控制，向电位器给定正向电压则电动机正转，反之则反转。电位器给定的电压范围为-10V～＋10V，对应输出转速从-2000n/m～＋2000n/m成比例变化。从PLC控制的角度看，所选用的松下FP1模拟量输出电压范围为0～10V和0～5V两档，选择档，对正常启动时向电位器输出5V电压;对慢速转动时输出电压0.375V。对于输出负电压则在接线时反结电位器即可。
5 结束语
通过本系统设计、试验，得到如下结论:采用PLC控制，使主传动控制系统硬件电路大为简化，系统运行;同时还可扩展为整台织机的控制器，以实现整机的协调工作，提高织机的自动化程度。采用开关磁阻电动机调速方便，省去了电磁离合器等零部件，当织机在慢速运转和寻纬时专配小电机，由主电机直接带动主轴完成，降低了机械的复杂程度和维护难度，生产效率也同时提高。
4.2 电参量检测单元的选择
本工程选择15个EDA9033电量采集模块（山东力创科技有限公司研发生产），分别检测配电柜的总电流和各分支回路的电流、电压、功率因素等电参量。该模块采用电磁隔离和光电隔离技术使得电压输入、电流输入及信号输出三方隔离,从而保证了测控系统的；输入信号每通道采样速率为4kHz(交流采样)，输入响应时间(模块内数据新率)为250ms(同步测量)；隔离电压为1KV DC；采用RS-485二线制输出接口时，具有+15kV的ESD保护功能，而采用RS-232三线制时，具有±15kV的ESD保护能力；通讯速率(bps)可在1200、2400、4800、9600、19.2k中选择；具有双协议通讯功能，即同时具有ASCII码格式和十六进制格式通讯协议；当指令为ASCII码格式时，与NuDAM、ADAM等模块兼容，适合于微机编程接口；指令为十六进制格式时，适合于单片机编程接口，过载能力强，可正确测量满量程1.5倍的电压或电流信号。
EDA9033可通过INIT协议选择端的悬空或接地来分别选择采用ASCⅡ码协议或是十六进制LC-01协议，其中ASCⅡ码协议适用于微机编程接口，十六进制协议适用于单片机编程接口，EDA9033的数据格式为1位起始位0、8位数据位和1位停止位。EDA9033与PLC经RS-485总线通讯，大通信距离为1200米，RS-485多允许32个EDA9033挂在同一总线上（如采用中继器，可达256个模块连到同一网络），其接线图如图2所示。在将EDA9033模块安装入网前，应对其进行配置，并应将模块的波特率与网络的波特率设为一致，同时应使各模块的无冲突。
4.3 PLC的选择
PLC方案在具体设计时，包括以下几个步骤: ①操作点数。了解配电网的基本情况及自动化的具体要求，确定系统需要进行遥控、遥信、遥测、甚至遥调的设备，统计各处配电房需要这4种信号的具体点数。②确定通信方案。根据配电网的规模及分布情况，确定总体设计方案，主要是通信方案的设计和选择。③PLC选型。根据各处各种操作的点数以及所确定的通信方案，选择恰当型号的PLC来实现RTU功能。
该工程选用了GE公司的Versa Max PLC，此款PLC是GE Fanuc Automation推出的新一代控制系统，其设计新颖，通用性强，结构紧凑，模块化设计，支持热插拔、配置灵活，经济实用，为自动化系统提供功能强大的系列产品。
Versa Max 是具有“三合一”功能的系列，它既可以作单的PLC，具有可接受产品的价格和性能优势；又可以作为I/O组站，通过现场总线受控于其它主控设备，如GE Fanuc90-70，90-30以及三方PLC，DCS或计算机系统；还可以由多台PLC组成的分布式大型控制系统，支持Modbus, DeviceNet, Profibus-DP, Ethernet, ASI, Genius总线等通信协议。Versa Max产品为模块化和可扩展结构，构成系统可大可小，为现代开放控制系统提供了一套通用的，便于实施应用，经济解决方案。Versa Max 是GE公司按照思想，“Six SIGMA”原则（质量管理理念）进行设计制造。“Six SIGMA”意味着应用的研究与开发，分析众多用户要求，符合严格质量标准。Versa Max PL满足UL，CUL，CE，Class I Zone和Class I Division2等标准。其CPU模块以梯形图、顺序功能图、指令语句等多种方式编程，支持高数计数器HSC、脉宽调制PWM输出、脉冲串输出、浮点运算、PID运算。同时还具有强大的诊断功能，通过内置的PLC和I/O两个故障表，清晰的指出故障时间、部位和内容，内置RS232，RS485接口，并且每个端口都支持SNP、MODBUS和Series I/O协议，其中Series I/O能进行ASCII读写、Modem自动拨号。
本工程每两台配电柜选用一台PLC的CPU单元，2个32路I/0模块，分别控制28个接触器的吸合，并采集接触器的吸合状态，剩余的I/O可以作为手动转换开关的状态、配电柜门开的检测、总电源停电或总开关跳闸的检测等。每个PLC可以通过RS-485与两个配电柜的30个EDA9033连接。PLC的接线原理框图（如图3）所示，控制回路原理图（如图4）所示。
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4.4 同PLC的上位机构成低压配电监控系统
在控制室设计两台工业级PC机分别作为数据库服务器和操作监控服务器，并选用GE公司的iFix Plus Unlimited Ver3.0版本作为软件。iFix工控组态软件是一套实现现场数据采集、过程可视化及监控功能的的自动化软件，它在世界范围内已广泛用于生产制造、包装、食品和饮料、石油及气生产等众多工业领域[5]。iFix组态软件的优越性能为实现低压配电系统监控提供了可能。
该工程把整个江滩园区的低压配电系统的日常操作、管理及维护的主要工作集中在控制站。调度系统部分的各种画面及功能模块按照显示和使用的处所驻留在本地的计算机上，在网络动的主要是实时生产数据和各种报警和消息。整个系统通过企业局域网的TCP/IP协议实现控制室与现场控制站PLC的交换数据，2台计算机和组成在逻辑意义上立的一个功能子网，其实现的功能如下：
可自动接受各个控制子站所采集的低压配电各回路电流、电压、回路状态等数据；
对各个控制子站进行控制模式和方案设置、遥控命令的下发等；
支持网络连接，可以把数据通过网络送到服务器SQL数据库；
数据显示，模拟图形显示，趋势显示，动态模拟图、趋势图形显示、叠加实时数据；报警产生、报警纪录、报警确认、报警查询。报警内容包括：照明回路的白天亮灯、晚上熄灯、电压过压、电流过载、供电线路停电、门开报警等故障；
按照全园区的平面图，指示每个园区的用电设备的情况，直观明了；
数据存贮，历史数据查询，运行浏览；
运行报表、统计分析图形打印、历史资料打印；
操作员权限管理，口令设置，操作档案记录；
报警信息可通过GSM短信信息方式，发送到相关的手机上；
报警值的设定：设置电流、电压等报警项的上限和下限值；
照明回路、喷泉回路可以按照时间设计成不同的开启模式，实现自动开启/关闭的功能，以适应用户需要，可以采用平时照明、节日照明和重大节日照明模式进行设置；
巡测周期：设置巡测间的时间间隔；
系统的维护功能；
系统校时。
各个低压配电室内的PLC和EDA9033设备实际上是整个低压配电监控系统的控制子站，属于整个控制网络的现场级底层设备，它在整个控制网络中具有举足轻重的地位，其具体功能如下：
对现场的参数和回路状态进行数据采集和处理，如开关状态、电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数及回路的开关状态。
按照预定的方案进行控制：如对景观灯、喷泉配电回路在特定时间段内对各个回路的灯进行程控，对照明灯具间控制和光控。
接受控制站的指令，进行或全系统回路的开关控制。
能根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行照明回路亮灯率估算。
5． 结论
通过实际的工程案例分析，把PLC和EDA9033应用在低压配电监控系统，组成了比较满意的远程终端设备单元（RTU），为低压配电控制系统遥控、遥测、遥信、遥调提供了的平台。该系统投入使用近2年来，性能稳定，运行，操作简单，维护工作量很小，受到了操作和维护人员的欢迎，并获得良好的经济效益与社会效益 。
在该控制系统中，因为有比较多的过程控制和逻辑控制，对PLC的CPU的处理速度要求很高。我们采用了以premiun为主计算CPU，Twido PLC为智能型分布式I/O。在这配置中Twido PLC主要处理现场逻辑信号和通讯控制ATV31变频器及其它通讯设备。Twido PLC解决了就地控制任务，减少了主CPU程序量，降低了方案器件成本。
2. 系统组成
控制系统主要由、座移位、开合模、温度控制等动作组成。现以6站‘直压式’、双、移动直线式为例，分析整个控制工艺和电气系统：
1） ：工艺要求主要是挤出料量，特别是做‘中底’，要求料控制在0.8g以内。因为这种产品是半成品，需要跟其它产品配合。所有油路动作的压力流量匀由比例放大板控制，整个过程要求压力流量以曲线关系减小。用电阻尺检测料量，对电气控制要求CPU响应时间快，电阻尺及模拟量精度有很高的要求。温度应控制在±1℃内。
2） 移座：整个移座过程中要求移动平稳、快速、定位（0.6mm内）。对变频器响应速度和位置有较高要求。因为口和模具入料口有一个对正要求。
3） 开合模：关键是快速开模过程的控制，对发泡比率大为重要。电气控制整个过程是越越好，保证在0.8s内完成开闸快速开模段。
4） 温度：不同原材料发泡温度不同，温度不稳定会导致发泡不。
5） 电气配置如下：
操作介面采用XBTG5230带以太网口
主CPU采用TSXP573623M内置以太网口
采用Twido TWDLCAEA40DRF 四台作为分布式I/O，该CPU内置以太网口及MODBUS口
移座采用ATV31变频器
3. 总结
本机为全油压操作，除取成品外其余皆以自动控制操作，并配合人性化参数式电脑操作界面及资料库，提供、的生产条件。该系统由于采用多台Twido PLC集成100M以太网的CPU和扩展模块作为分布式I/O,大的降低了系统的成本，同时，100M的高速以太网保了系统高速的动态响应；Twido PLC CPU具备MODBUS通讯端口，可不加其他附件控制也自带MODBUS端口的ATV31变频器。Twido PLC编程软件内置宏通讯功能，使得通讯控制ATV31变频器变得简单有效，并节省了I/O。上述这些特点使得整个系统具备高的性价比，从而大大地提高了此产品在市场竞争力。
1. 系统概述
全自动泡塑成型机是以可发性聚苯乙烯（EPS）为原料，将EPS原料事先经过发泡、干燥、熟化处理后，由本机自动将EPS珠粒料送入模具内，然后通入蒸汽加热熔结成型，再经过冷却定型后，由压缩气和出杆将泡塑制品自动出模具。产品适用于仪器、仪表、家用电器、工业制品、陶瓷、玻璃器皿及各种易碎易损物品的包装。
2. 系统
系统的在于对移模的位置进行实时测量。采用一个增量型编码器做位置测量，进入PLC的高速计数器端，内部算法变换计算出移模的位置。可以节省8个位置检测的接近开关的投资。Twido PLC的高速计数器输入频率达到20KHz,可以满足要求。
3. 系统描述
全自动泡塑成型机由合模、预吹、入料、回料、加压、预热、固模穿透、移模穿透、固模加热、移模加热、保温、排水、固模水冷、移模水冷、气冷、固模真空、移模真空、固模脱模、移模脱模、开模、再次离型、等待数个工艺段组成。
PLC选用施耐德Twido系列，对系统进行各工艺段时序控制，对移模的位移进行实时计算，控制移模在开合模过程中速度的快慢调节。
PLC程序中对单个设备的手动、半自动、全自动做了很好的协调，能够做到在流程因为故障中断后，可以跳步到中断处继续运行。
离散量输入大致分类如下：按钮、压力表节点、电动机过载信号、门行程开关、温度到达设定信号、编码器信号。
离散量输出大致分类如下：液压电机、电磁阀、故障灯。
PLC配置如下：TWDLCAA40DRF,TWDDDI8DT,TWDDRA16RT,TWDDRA8RT。
4. 总结
使用施耐德Twido PLC解决方案后，大大降低了客户的生产成本。Twido PLC对RAM进行动态管理，相对其他PLC，程序执行，从而使得整个系统的动态响应得到较大提升，终整个生产流程周期缩短，能源节约在30％以上。Twido PLC高速计数端口表现出优良的实时响应性，实时准确的捕捉编码器的脉冲信号，使得系统控制部件“移模”的定位精度达到1mm。客户对该系统给予了很好的评价。
中空吹塑成型机原理为“挤—吹”成型。挤出机均采用变频电机调速，既可获得大的调速范围以满足不同制品的要求，又可使挤出型坯相当稳定,以保证产品重量的统一。挤出机塑化的熔融塑料经挤出机头形成型坯，型坯进入模具吹塑成型，即完成一个循环。目前市场上的中空吹塑机有大机型和小机型。小机型里又分单工位和双工位。双工位工作时，左右工位各完成一个工作过程算一个循环。
中空吹塑机由机械，电气，液压，气路，水路及伺服油源(选配)等部分组成：
机械部分包括：挤出装置；机头；移模和开合模机构；机架；升降机构；吹气装置；坯料电热切；抬模头装置；除溢装置等。
气路部分：用于气缸工作及制品的吹塑等部分。
水路部分：冷却水供模具、机筒、吹针、减速箱等部位的冷却用。
2. 系统描述
中空吹塑机采用变频电机的调速控制系统；机头及挤出机的加热与温控系统；动作程序控制系统（PLC）及相应的防护系统等。人机界面采用触摸屏输入。
加料挤出装置启动转矩较高，变频器采用施耐德ATV58高力矩系列，ATV71系列等，PLC采用Twido 40点本体加扩展模块；由于温度加热段一般都有6-8段，采用施耐德温度模块8路输入。触摸屏采用施耐德的XBTG触摸屏做主站，PLC做从站，通讯使用Modbus协议。变频器速度给定由外部电位计给定。
工艺流程：机筒模头加热保温—启动挤料—成型管坯—[合模—吹针上—电热切片切段管坯—抬模头上—模架右移—吹针下移—吹气冷却定型—吹针微抽—拉底下—开模—开模吹针上—模架左移—拉底上—合模]自动循环。其中开模出成品。
3. 解决温度漂移问题
由于中空吹塑机采用Twido PLC实现全自动控制，而中空吹塑成型机是通过加热塑料粒子“挤—吹”成型的机器，其中温度在实现成品质量起了很重要的作用，所以对温度控制要求比较高，一般要求控制温度在-4~+4度左右，为此我们使用Twido PLC来实现这一要求。主要的控制思想是：通过施耐德PLC温度模块每隔0.1s(可以人为改变采集一次的时间)采集一次信号，当达到采集十次时进行排序，取中间一个值，次开机作为温度输出值，同时送到中间变量中保存，直到保存到5次，除去两个大值，除去两个小值，取中间一个值作为正常温度输出值。PLC编程思想如下：
对于温度加热，采用温度范围(即温度控制区域)来控制加热器什么时候开，什么时候关，而不是采用温度控制点来决定加热器的开关。这样温度一旦加热到设定温度,即在稳定的范围内加热，同时加热器接触器也不是很频繁的工作，既保证了接触器的使用寿命，又保证了温度的稳定性，对提高产品的质量和产量有很大的帮助。具体编程思想如下：
为了大限度的减少温度漂移，在加热器吸合的2秒内，让温度模块不采集信号，这样可以减少由于接触器吸合时电流对温度的影响。
4. 结束语
中空吹塑机电气控制系统采用触摸屏+Twido PLC进行控制，各时间、压力、温度参数随心可调，有报警查询等，能适合各种功能的匹配。自动化程度高：能完成从上料到合格制品的全自动循环工作.采用施耐德全套方案，系统非常稳定，温度漂移非常小，提高了产品质量和产量，得到客户的高度赞誉。