成都西门子模块代理商DP电缆供应商

一．概述

石膏板是一种得到广泛应用的新型建材，其生产工艺流程为：1.石膏石的破碎、均化；2. 石膏石的粉磨、煅烧；3. 石膏板原料的混合制浆和石膏板的成型、凝固；4.湿石膏板的切割和输送；5. 湿石膏板的干燥 ；6.成品的筛选、锯边和堆垛。

近年来，我院相继开发了年产400万、600万、2000万平方米石膏板机组及相应的电控装置。泰安、邳州、徐州、北京等全国十几条石膏板生产线相继投产，并有一条石膏板机组生产线出口到印尼。

年产400万、600万平方米石膏板机组电控装置由配料与成型、传动、切与1#横向、入窑机组、出窑机组、2#横向与堆垛六个小PLC立控制分站组成，PLC相互之间没有通讯。每个PLC控制分站的功能相对立，各PLC的输入输出模块直接与传感器（如光电开关、接近开关、编码器、流量计等）、变频器、电动阀、继电器等连接。PLC选用MODICON、AB或光洋中的一种。

年产2000万平方米石膏板生产线（如北新建材集团有限公司石膏板二线）设置了PLC通讯网络（DH+、远程I/O网）及计算机监控系统，大大提高了石膏板生产线自动控制水平。生产线采用的PLC、变频器、人机界面和上位机系统等均为美国AB公司系列产品。该生产线自动化控制系统由一个管理站和六个PLC分站组成。六个PLC分站分别是：（1）配料与成型控制站；（2）切与湿板输送控制站；（3）干燥机控制站；（4）成品输送控制站；（5）热风炉控制站；（6）Peter磨控制站。

管理站与PLC分站之间、各PLC分站之间通过DH+网进行通讯；每个PLC分站下级均设置Remote I/O网连接现场传感器、变频器、操作界面终端等监测控制设备。该生产线自动化控制系统设计、设备成套与调试均由我院完成。

二．监控系统计算机的配置及功能

监控计算机设在控制室内，采用AB工业计算机，配置1784-KT通讯卡。采用屏蔽双绞线1770-CD连接监控计算机和各PLC分站，组成DH+通讯网络。

配备的软件有：（1）组态开发软件Winbbbligent View; （2）通讯软件Winbbbligent bbbb; （3）运行软件Winbbbligent Run。

Winbbbligent bbbb通过DDE与bbbbbbs平台上支持DDE的应用软件如Microsoft Excel、Word等进行数据交换，同时通过1784-KT卡与网上的PLC交换数据。

监控计算机实现的主要功能是：

（1）采集各控制站的各种数据，加以整理和统计并采取多种方法显示。

（2）直观显示整个生产线的动态工艺流程和各控制站的动态工艺画面。

（3）根据生产线不同的生产要求能定以一相应的条件，如定以报警条件等。

（4）数据异常时有报警功能，提醒值班人员。

（5）有数据统计的功能，并直观地显示常用统计数据及重要参数的运行曲线。

（6）有数据储存和打印的功能。

三．PLC与PLC之间的通讯

DH+网上各PLC分站的数据文件可以共享，源PLC的处理器可以向目标PLC的处理器转写当前的全部数据，通过在目标处理器数据文件中相应的存储器位，间接地激发启动跳转、子程序或任何其他的逻辑操作。

数据文件传送是靠信息指令MSG来启动的。MSG指令被编写在启动传送操作的PLC处理器的梯形图中。当处理器扫描含MSG指令的梯形的输入条件为逻辑真时，则启动MSG指令，按MSG的控制块中所输入的指令参数、状态和控制位等来传送数据文件。

四．各PLC分站的Remote I/O网

Remote I/O即远程I/O网，是在扫描器方式下的PLC处理器通道和远程I/O适配器之间的串行通讯链。该通讯的接口SCANport是一种现场总线的设备接口，为Remote I/O网中的网络设备提供直接、数字的通讯链路。

本工程中挂在各PLC分站的Remote I/O网络上的设备按功能用途分为三种：

（1）远程I/O 块：Block I/O或Flex I/O；

（2）人机界面PenelView；

（3）变频器1336PLUS和智能电机控制器SMC。

远程I/O 块设置在检测元器件较集中的现场，采集光电开关、接近开关、行程开关等开关量信号和温度、压力、流量等模拟量信号。因为石膏板生产线的各控制分站中均有大量的现场元器件，采用挂在现场总线的远程I/O 块后可大大节省工程布线，以节省投资。

各控制分站均设置了人机界面PenelView，根据不同的使用需要选用了两种尺寸的人机界面：PenelView 1400e（彩色）和PenelView 550（单色）。它们是带有按钮、固态储存器处理器的工业现场加固型CRT，是可编程、多任务的操作终端，并具有良好的图形界面和稳定的运行环境。人机界面和PLC之间的数据传送主要是通过块传送的操作（BTR与BTW）来实现。

变频器1336PLUS和智能电机控制器SMC带Remote I/O通讯接口，直接挂在Remote I/O网络上，称之为基于Remote I/O网络的拖动系统。系统通过定义PLC的I/O映象表，利用SCANport接口，既可向与其相连的拖动设备驱动器发送命令，控制设备的运行；又可从驱动器读取数据，的运行状态，实现了拖动设备的远程网络实时控制。该系统使PLC对变频器等多台驱动控制器实现了数字式控制，而取代传统的模拟量控制的方法，因而大大提高了实时性和性；系统性高，安装。因为石膏板生产线中配料与成型、切断机的控制、干燥机传动速度的控制、成品输送及堆垛的控制均须与主线的速度保持同步与协调，而且实时性和性要求很高。

五、控制系统的实时性、通用性、开放性

由于本工程生产线自动化控制系统采用了美国AB公司产品的工业通讯网络：DH+网和Remote I/O网，拖动系统采用数字式控制，实现了真正的实时控制。

管理站+各控制分站+现场分布总线的系统模式适用于工业领域较大工程生产线的控制系统，用户如要增设PLC控制站或现场I/O设备较为方便。但是由于各厂家工控产品通讯协议各不相同，在设计阶段须分析比较各厂家产品及其网络的特点，经过对系统性能、价格的分析才能决定选用哪家厂品。这对系统设计和调试来说，通用性不强，可以说是"个性"过强。事实上，我们在系统调试过程中发现：即使选用了同一，各不同规格的同类产品二次开发的软件及编程电缆均各不相同。例如，PLC有PLC5/40和SLC5/04，人机界面有PenelView 1400e和PenelView 550，不同的编程电缆至少需自制四根。这给系统的调试和维护带来不便。因此，我认为系统设计应统一类型并尽量统一规格。因为这样既可以减少备品备件，又可以方便调试和检修维护。

DH+网和Remote I/O网的应用使系统的开放性有所提高。但工业通讯网络的通讯协议未做到统一，备品备件还得选用同一产品。要真正形成一种遵循统一标准的开放互联系统尚需时日。

国内石膏板生产线采用工业通讯网络尚处于发展和完善阶段。我院电气组针对该工程工艺庞大，各工段的设备复杂多样、技术性强等特点，精心设计、科学组织、克服困难不断，终圆满完成了该工程自动化控制系统的实施。该系统整体设计完善，受到建设单位的。

1 概述

高炉卷扬上料小车是活性石灰竖炉及其它工业竖炉的主要生产设备之一。广泛用于冶金、有色行业等。卷扬上料小车在整个系统中起着至关重要的作用,该设备能否正常运行直接影响高炉炉况、产品的质量和产量。我厂石灰炉高40米，料车轨道长45米，根据石灰竖炉生产工艺要求，启动载料小车的斗上升按扭信号后，卷扬电机控制载料小车按低速运行。运行约10S后载料小车上升速度由低速变高速，到前约10S载料小车上升速度由高速变低速，载料小车到倒料时间约20S，到底4S后开始启动长短皮带下料，料满后开始二个周期过程。整个上料周期根据炉况及产量而进行调整。载料小车的运行模式由主令控制器和PLC来实现, 运行速度由变频调速器调节。

2 控制系统的实现

2.1 控制要求

(1) 载料小车的运行模式的确定。

(2) 载料小车的运行约束条件的设定。

(3) 变频技术对卷扬电机速度的调节。

2.2 控制方案

(1) 整个系统采用单斗载料方式，其控制过程为:当单斗下降到低部后，启动长短皮带，将已称好的原料混匀倒入单斗之中，单斗在底部等待时间为:一个周期减去小车上升、下降时间，再减去小车到倒料时间(即T等待=T-T上升-T下降-T倒料)。其中正常一个周期约为360秒，整个上料周期可以根据炉况及产量而进行调整。我厂石灰炉生产控制中，设定小车在低部等待时间为4S。下料完毕，单斗开始上升，其运行遵循设定曲线按慢-快-慢实现矿车的上升、下降。起变速点由主令控制器控制。所以，主令控制器在控制单斗上升、下降过程中需要6个点，即上加速、上减速、上到位、下加速、下减速、下到位，同时在卷扬滚筒轴上还连接一个每周六个脉冲的码盘，检测单斗从底到及从到底之间的位置，检测点数为130个点，PLC将130个点作为控制模拟屏上小车显示的部位，模拟屏上有12个小车位置，并将此130个点送上位机，在上位机动态画面上显示小车位置。

(2) 为了确保载料小车在生产过程及调试检修过程中准确无误地运行，在可编程控制器(PLC)中我们设置以下几个条件参数:

A 小车上升信号、小车停止信号(小车处于全复位状态)。

B 小车机械部分无故障信号。

C 卷扬电机没有上过卷。

D 钢丝绳松开关未动作。

E 手动事故开关未动作(0米平台、5米平台、炉)。

F 变频器无故障。

G 混配系统不工作。

H 小车到底等待时间到。

当小车工作时，操作盘上设有斗上升按钮。只有当PLC接受到条件参数都满足，且斗上升按钮按下，小车才能延时上升。否则不延时(即:条件参数不满足)，同时发出报警信号，提醒维修人员解除故障。

(3) 变频控制系统，是在可编程控制器PLC的模拟量输出模板上设置模拟量输出点，根据上位机通讯传输的数据设定值，送给变频器4—20mA模拟量信号，用以调整交流电机的运转速度，控制载料小车运行。逆变器运行的条件是接通正反转命令，此命令由PLC根据运行约束条件输出上升、下降点来控制。上述两个条件具备后，逆变器就输出可变频率的电源，电机随之平滑、无级调速运转，如果运行中出现欠压、逆变器过载、电机过载、DSP故障等运行约束条件出现。综合报警就会动作，切断控制回路，同时在逆变器面板上的数字监视器显示相应的故障信号。为了保证载料小车上料周期，提高产量，减少小车故障。载料小车在上升或下降过程中，运行状态分成三个阶段:低速段、高速段、低速段。其中四个变速点(上升、下降各两个)是通过主令控制器发出信号给PLC，PLC输出相应的模拟量信号给变频器，来实现低速—高速—低速的变换。

3 控制系统的组成

整个系统控制规模大，控制点多，不但要求有测速、数据处理、PWM控制、位置显示、数值报警、模糊控制(根据炉况调整小车上料周期)等功能，而且系统控制精度要求较高。可充分利用PLC的软硬件资源。

3.1 ZNLK系列智能主令

由主控单元(PLC+FC-161)、现场变送单元、连接电缆等主要部件组成。现场变送单元结构由机座、传动机构和旋转编码器组成;现场变送单元安装在现场，与受控设备(小车卷扬电机)传动轴钢性连接，通过旋转编码器和连接电缆将现场小车位置信号送至主控单元，主控单元结构由可编程模动盘、输出继电器、控制电源等组成，主控单元与现场变送单元通过连接电缆连接，共同组成智能主令控制器。该智能主令控制器的输出以BCD码形式给主控室内的控制器(由三菱系列PLC模块和上位计算机组成)，如图1所示。

3.2 控制器

控制器由下位机和上位计算机等组成:下位机由日本三菱公司A1S系列;包括CPU模块、开关量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、通讯模块、电源模块等组成。

根据高炉生产工艺要求，主控室操作人员可在上位计算机上设定一个斗上升按扭，当可编程控制器PLC接到该信号后，控制载料小车按低速运行。当PLC接到主令控制器的上升低度高信号后，通过模拟量输出模板调整变频器输出频率，控制载料小车按高速行驶，可直观看到小车运行状态。当PLC接到主令控制器的上升高变低信号后，通过模拟量输出模板调整变频器输出频率，控制载料小车按低速行驶;当载料小车到达炉后，主令控制器上限位断开，PLC程序控制小车在延时等待n秒，以便混合料充分倒入炉受料斗内，而后PLC控制单斗继续按低速下降，并根据主令控制器的反馈信号相应改变变频器的输出频率，控制交流变频电机运行，使料斗按低—高—低速的运行模式下降，同时在卷扬机滚筒轴上的电子编码器产生的脉冲信号通过主控室内的开关量输入模块接受该信号给CPU进行计数处理后给上位机，可实时、动态地看到小车在整个载料过程运行位置和状态。

上位机由两台IBM586计算机，选用美国Inbbtion 公司FIX作为开发软件。

现场有关小车运行的所有信号及整个控制系统控制信号均可通过PLC的通讯模块A1SJ71C24。即可通过上位机键盘直接设定参数给PLC，同时PLC实时将现场信号传给上位机，通过上位机编程软件将信号以直观方式显示在终端显示器CRT上。如图2。

3.3 变频调速技术对卷扬电机速度的调节

为方便操作，实现远控，变频器设置成外部控制状态，其接线原理见图3。其所有动作都由PLC控制，PLC端子功能原理图如图4所示。

当PLC输出继电器Y534、Y530=ON卷扬开始低速上升，达到上加速点时，Y530=OFF，Y534=ON卷扬快速上升，当达到上减速点Y530=ON，Y531=OFF，Y534、Y531=ON卷扬慢速上升，下降过程亦然。当电机过载或缺相时，端子18-20=ON，变频器可在瞬间封锁U、V、W输出，同时X412=ON经PLC产生系统连锁和报警。

在由电机拖动料车上升发生故障或下降发生故障时，为保设备，需实施快速制动，制动时，一旦电机反馈的“泵升”电势使变频器直流母线电压达到800V时，制动单元功率模块立即导通，接入制动电阻R，释放电机的储能，实现快速制动。

4 结束语

该系统在我公司石灰高炉上运行几年来，系统稳定，操作简便、设备维护量小、功能齐全。该系统不仅克服了老式主令由凸轮和触点组成，触点部分故障率高等缺点，而且小车采用低—高—低速的运行模式，在很大程度上避免了小车过、掉底等直接影响高炉正常生产的重大故障。给生产带来了积因素，提高了石灰的产量、改善了工人的劳动强度，具有良好的推广应用前景。

一、 引言

随着机电一体化技术的发展，对系统的性要求愈来愈高，PLC具有控制、体积小、功能强、速度快、组态灵活和可扩展性的特点而得到了广泛的应用，电气系统的性也大大提高了。此时，影响电气系统性的主要因素是与PLC接口的输入输出部分，我们在卧式镗床改造中采用PLC的软元件，合理设计了控制程序，提高了系统的性。

二、 影响PLC电气系统性的主要因素

PLC控制系统可简单划分为三部分：发讯元件（输入部分）、记忆网络（程序部分）和电气执行元件（输出部分）。对于用继电器控制的系统，影响系统性的主要因素是中间继电器组成的记忆网络。对于PLC控制系统，高性的PLC取代了中间继电器组成的记忆网络，克服了机械动作式中间继电器性不高的固有毛病，使系统性大为提高。此时，与PLC自身的性与PLC输入、输出连接的“发讯元件”和“电气执行元件”的性，已变成影响整个电气系统性的主要因素。提高“发讯元件”和“电气执行元件”性的同时，也就提高了PLC的性，通常有两种方法：一种是选用高质量的元器件；另一种是对这些故障率较高的元器件进行状态检测和故障诊断，但都受硬件条件和经济条件的影响而限制了应用范围。

PLC具有丰富的软元件（如内部计时器、计数器、辅助继电器等），因此可以利用它来设计一些程序，屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。实用的方法有⑴采用软硬件互锁设计，防止误发讯和误动作；⑵在输入输出端提高配线的性，提高PLC的性。本文以卧式镗床改造为例，介绍用PLC软元件提高系统性的设计方法。

三、 用PLC软元件设计来改造卧式镗床，提高系统性

３.１ 卧式镗床工作原理简介

根据原有的继电器电路图来设计梯形图，这种方法没有改变系统的外部特性，但却克服了机械动作式中间继电器性不高的毛病，对于操作人员来说，除了控制系统的性提高之外，改造前后的系统没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。这种设计方法一般不需要改动控制面版和它上面的器件，因此可以减少硬件改造的费用和工作量。

卧式镗床的主轴电机是双速异步电动机，中间继电器ZJ和FJ控制主轴电机的起动和停止，接触器ZC和FC控制主轴电机的正反转，接触器1DSC、2DSC和时间继电器SJ控制主轴电机的变速，接触器DC用来短接串在定子回路的制动电阻。1JPK、2JPK和1ZPK、2ZPK是变速操纵盘上的限位开关，1HKK、2HKK是主轴进与工作台移动互锁限位开关。

３.２ 用PLC软硬件互锁设计改造卧式镗床，提高系统性

在控制主轴电机正反转的继电器电路中，为了防止控制正反转的两个接触器（如图1中ZC与FC）同时动作造成三相电源短路，设置了联锁电路，即将某一接触器的常闭触点与另一个接触器的线圈相串联。在梯形图中也设置了相应的联锁电路，但是梯形图中联锁电路只能保PLC输出模块上两个对应的硬件继电器不同时动作。如果因主电路电流过大或接触器质量不好，某一接触器的主触头被断开主电路时产生的电弧熔焊，其线圈断电后主触头仍然接通，这时如果另一接触器的线圈通电，仍将会造成三相电源短路事故。为了防止出现这种情况，应在PLC外部设置联锁电路（见图1），设接触器ZC主触点被电弧熔焊，这时与FC线圈串联的ZC辅助常闭触点断开，因此FC的线圈不可能得电。

３.３ 用PLC辅助继电器简化电路，提高了电气系统的性

ZC、FC、1DSC、2DSC都要受TA、1ZPK、1JPK、ZC和FC的触点并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中设置了上述并联电路控制的辅助继电器M202，它类似于继电器电路中的中间继电器。

另外,还有提高PLC控制系统性的方法，如：⑴输入输出端接有感性元件时，应在它们两端并联阻容电路，以控制电路断开时产生的电弧对PLC的影响，电阻可以取51~120Ω，电容可以取0.1~0.47μF，电容的额定电压应大于电源峰值电压。

⑵PLC控制柜设在没有高压大电流强辐射的室内。

⑶采用隔离变压器,由单回路双绞线供电。

四、 结论

影响PLC控制系统性的主要因素是与PLC接口的输入、输出部分的性.在安装配线时考虑到对PLC的各种不利因素，同时在进行梯形图设计时充分利用PLC的软元件(如计时器、辅助继电器、定时器等)合理设计PLC输入、输出元件的状态监测程序，可屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作，提高PLC控制电气系统的整机性。

用PLC提高系统性的方法具有经济、实用等特点，已经在卧式镗床PLC控制系统中获得了成功应用，实现设备改造与生产过程自动化，提高劳动生产率，改善企业管理，提高了企业经济效益。

系统作为当今世界制造自动化技术发展的科技 ,为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图 ,将成为 21 世纪机械制造业的主要生产模式。FMS是由加工系统、 物料系统和计算机控制系统组成的、 并能根据制造任务和生产品种变化而进行调整的自动化制造系统。其中 ,物料系统用以实现工件及工装夹具的自动供给和装卸以及完成工序间的自动传送、 调运、 分捡和存贮工作 ,包括各种传送带、 自动导引小车、 工业机器人及起吊运送机等。分捡系统提取从流水线传送带上送过来的工件 ,检测工件的类型 ,并进行分类 ,后将其推放到对应的工件滑槽里。本文设计的基于 PLC 控制的自动分捡系统 ,根据工件的颜色和材质在线检测 ,分类 ,提高分捡效率。

一、系统组成与功能分析

本设计的工件分为 3 种 , 1 种为红色塑料工件 , 2 种为黑色塑料工件 , 3 种为银色金属工件。气动提取部件主要是由提取工件的气动机械手、 直线驱动单元、 光电传感器和电磁接近传感器等组成。当工件由流水线传送带传送过来时 ,光电传感器检测到有工件后 ,机械手将其抓住实现提取动作 ,直线驱动单元带动机械手进行直线运动 ,实现运送动作 ,将工件运送到检测单元。检测与分捡部件主要由分捡动作执行元件、 传送带、 工件分类堆放滑槽和各种检测传感器等组成。当气动提取部件将工件传送到检测部件传送带上的时候 ,光电传感器检测到有工件 ,便启动传送带和1 个执行挡杆将工件挡在检测位置 ,该位置安装了2个传感器 ,即电感式传感器和漫反射传感器 ,其中电感式传感器检测工件是否为金属 ,漫反射传感器检测工件是否为黑色 ,完毕判断出工件为哪类工件后 ,相应的执行元件带动挡杆旋转挡在相应的工件分类位置 ,实现分类堆放 ,后拨板复位 ,传送部分停止运动 ,完成分捡。

二、控制系统硬件设计

分捡系统的控制框图如图 2 所示 ,硬件主要由S72300 型 PLC 微机控制器、 各传感器和电机的接口电路等组成。

（1）PLC 控制系统的工作要求

要求 PLC 控制系统能够控制工件的提取、 检测与分捡等动作。其工作流程为流水线传送带上工件到位 → 气动提取部件 → 检测气动机械手位置→ 检测气动机械手状态 → 机械手下降抓取工件 → 机械手沿直线驱动单元移动 → 检测工件送到分捡传送带 → 机械手下降松开 → 机械手上升 → 机械手返回 → 启动分捡传送带 → 检测工件类型→ 检测相应执行挡杆状态 → 相应执行挡杆伸出 → 相应执行挡杆缩回 → 检测工件分捡到位。

（2）器件

Simatic S72300 是一种模块式的结构 ,主要由机架、 CPU 模块、 信号模块、 功能模块、 接口模块、 通信模块、 电源模块和编程设备组成 ,各种模块安装在机架上,系统构成和扩展都十分方便。根据整个系统的要求 ,控制模块选用:CPU2313C 2DP , I/ O 模块选用:CP 34222。

（3）传感器选用

传感器是一种具有检测某种变量并把传送出去的功能器件 ,在本系统中主要用来检测工件是否到位、 工件类型和行程控制等。

三、控制系统软件设计

由于自动分捡系统的工作过程是顺序动作 ,所以控制程序采用步进顺控指令编程。控制程序包括初始化程序、 复位程序和自动运行程序。自动运行方式起动时系统处在原位 ,即提取部件和分捡部件均处原位。系统起动后连续重复运行 ,直到按下 “停” 按钮或报警时 ,系统运行至原位后停机。

四、结语