成都西门子中国一级代理商变频器供应商

成都西门子中国一级代理商变频器供应商

1 引言

近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，性高等方面具有特的优点，在各个领域获得了广泛应用。

作为国内大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户。

2 系统结构

其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，。对多色机而言，因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到控制，其中包括本位机组的急停，按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。

由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。

在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm ,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。

触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。

3 软件设计

3．1 给纸设计

印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：

在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。

3．2离合压设计

离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。

在设计中，离压，合压的程序流程如图所示：

印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。

3．3 人机界面设计

在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，同时也可方便监控。

4． 结束语

印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏>监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。总之，三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。

1、引言

我国造纸行业自动化技术起步较晚，传统的计算机加板卡的控制方式在较长的时间内占主导地位。今年来，随着国家加大造纸行业的自动化力度，越来越多的工厂采用了DCS控制系统。

随着PLC的浮点处理能力的加强，PLC的组态灵活性，高性，可以和计算机、操作员面板、其它PLC任意配合，适应各种不同的场合等特点逐渐被人们所认识，同时，PLC的现场网络化功能的加强，以及与Internet网络接口模块的相继开发，使它在工业DCS（集散控制系统）中的应用越来越广泛。

由于网络化PLC研究发展时间不长，各国的PLC产品没有统一的协议模式，通讯协议各不相同，使用户在使用某一公司的PLC产品作为下位机时，上位机一计算机使用同一公司的主态软件，其软件功能有一定的限制，造成用户自行开发的功能无法实现。探究其原因，主要是计算机与PLC之间的通讯协议不公开所至。对于一些协议公开的PLC产品，又因其繁复的“传输权”，造成多帧传输的复杂性。

本文针对OMRON C200系列的PLC产品，利用其开放的通讯协议，开发出主从通讯方式，自行开发出主态软件，组成DCS系统中的过程控制单元，并在工程上得以应用。

2、纸厂DCS控制系统结构

3、上位机与PLC在DCS系统中的具体分工

3.1PLC在DCS系统中的作用：

①所有现场模拟量的输入、输出信号的处理。
②所有现场数字量的输入、输出信号的处理。
③控制算法的执行。
④与上位机的通讯过程中，始终处于被动状态，不主动上传数据。
⑤OMRON CPT编程软件。

3.2上位机（计算机）在DCS系统中的作用：

①控制参数的设定，传输至PLC。
②现场工艺参数的设定，传输至PLC。
③现场所有信号的显示画面。
④历史查询，报表的制作和打印。
⑤通过以太网卡，将现场到工厂的局域网上，实现数据共享。
⑥与PLC的通讯过程中，始终处于主动状态，主动下载数据，主动向PLC要数据。
⑦WIN98操作平台，VB6.0编程软件。

4、OMRON C200系列的PLC产品的通讯方式

4.1传统的上位机和PLC主主通讯

发送帧的权利简称“传输权”，具有传输权的单元每次发送3帧后，传输权在上位机和PLC之间来回交换，见下图：

这种通讯方式的通讯时间较长，对于一台上位机联结多台PLC的组态方法，特别命令帧多131个字符，工程应用中，传输的正文字符通常大于132个字符，这就需要多帧传输方式。主主通讯对多帧传输时，由于传输权的频繁在计算机和PLC之间来回交换，通讯时间会长，同时上位机主动下载和PLC主动上传，占用PLC的CPU处理时间，其次，对于计算机多帧下载数据，PLC的接受程序编制较为复杂。在实时精度要求较高的工业控制中，一般采用下面的主从通讯方式。

4.2主从通讯方式

由于主主通讯方式在工程实际应用中存在以上的几点问题，结合PLC的命令帧的格式，计算机作为上位机主要作用是显示、下载和通讯，加上计算机的CPU处理速度较快，系统可用资源较多，由计算机承担所有的通讯功能，将PLC的CPU从繁琐的通讯过程中解放出来，降低PLC的程序扫描周期，可以将多的回路模拟量控制和复杂的控制算法加入程序中。

在主程序编制中，利用VB6.0计时器控件Timer的功能，创建一个计时器，定时以命令帧的方式将读取数据储存器（DM）区的命令Redd-DM Data （），以及读取内部继电器（IR）区的命令Read-IR Data （）发送至串口SendPLC（），检查串口缓冲区，接收到的字符串如果节点号，识别码均与发送指令相同时，如果检查到结束码为“00”时，认为此次接受的数据有效，通过处理接收到的字符串，将结果送到界面显示RevBuffer（）。

由于纸厂DCS控制系统中由上位机所承担的控制参数、工艺参数的设定和下载并不是实时发送的，只有当控制参数、工艺参数改变时，才将新值下载到PLC的相应数据储存器（DM）区，通过按压界面上的软按钮触发事件Send-DM Data，将数据通过SendPLC（），发送到PLC相应的DM区。

对于下载数据中出现的多帧数据时，按照命令帧的容量（132个字符）分配帧结构，当l帧参数-F载时，检查串口缓冲区，接收到的字符串如果节点号，识别码均与发送指令相同时，如果检查到结束码为"00"时，自行发送2帧命令。出现一台计算机与多台PLC连结的方式，在组成命令帧的格式时，节点号按照网络系统中，各个PLC的网络节点号而定。

5、结束语

在以OMRON C200系列的PLC为基础，以其开放的通讯协议为依据，自行开发主态软件，组成DCS系统中的重要组成部分-过程控制单元，将DCS系统产品化过程中，我们觉得OMRON C200系列的PLC具有较强的组态能力，不仅适用于小型DCS系统（100个控制回路以下），通过过程控制单元的形式，将其使用范围扩大到中型控制系统（500多点控制回路），而且与其他公司的PLC和操作员面板有较强的兼容性。因此，具有较高的性价比。

1 引言

随着提出大力发展清洁能源的建设并为激励农村和边远山区的进一步发展，国家对小水电事业给予越来越多的关注。我国的小型水电站在近20年得到了为的发展，其中以万千瓦以下的小型水电站居多。对这些小型水电站的监控保护和自动控制也显得尤为重要。本文主要讲述了三菱FX2N系列PLC在水电站有功调节中的应用。

水电站的有功调节通常是通过调速器实现的，但当水轮机组并入电网运行时，对于单台发电机来说转速反馈几乎不起作用。近年来，随着自动发电控制（AGC）的需要，有功功率在控制系统中的调节品质已成为当前电力系统自动化领域的问题。

2 系统组成

本系统中控制的两台水轮发电机型号为SFW2500-10/1730、6.3kV/286A。本系统采用分层分布式布局，配置如图1所示。主要由2个机组监控屏、发电机保护屏、公用监控屏、主编线路保护屏和电量屏构成。通讯采用高速以太网与上级调度、操作员工作站进行通讯。其中公用监控屏由可编程控制器（由三菱FX2N-80MR和2个FX0N-16EX扩展模块组成）、自动准同期装置、触摸屏、电力测控仪和逆变电源组成，在公用监控屏中实现对发电机的有功调节。

3 控制要求

在电力系统中，频率与电压是电能的2个主要质量指标，电力系统中的频率变化的主要原因是由于有功功率不平衡引起的。系统的负荷经常发生变化，要保持系统的频率为额定值，就使发送的功率不断跟随着负荷的变动，时刻保持整个系统有功功率的平衡。否则，系统的频率就会大起大落，保证不了电能的质量，甚至会造成事故与损失。

当负荷吸取的有功功率下降时，频率增高;当负荷吸取的有功功率增高时，频率降低，即负荷调节效应。由于负荷调节效应的存在，当电力系统中因功率平衡破坏而引起频率变化时，负荷功率随之的变化引起补偿作用。如系统中因有功功率缺额而引起频率下降时，相应的负荷功率也随之减小，能补偿一些有功功率缺额，有可能使系统稳定在一个较低的频率上运行。如果没有负荷调节效应，当出现有功功率缺额系统频率下降时，功率缺额无法得到补偿，就不会达到新的有功功率平衡，频率会一直下降，直到系统瓦解为止。

频率和有功功率自动调节的方法主要有:
（1） 利用机组调速器的调节特性进行调频;
（2） 根据频率瞬时偏差，按比例分配负荷，构成虚有差调节频率和负荷的方法;
（3） 按频率积分偏差调节频率，满足“等微增率”原则分配负荷;
（4） 按给定负荷曲线调节有功功率（本文所介绍的是按给定负荷曲线调节有功功率）。

电站的调节系统应该使总功率等于负荷曲线给定的功率。而机组之间则按“等微增率”原则经济分配负荷。如果系统频率偏差不过调频电站所能补偿的范围，则调功电站的调节系统对频率偏差不应作出任何响应。如果系统运行工况发生了变化，出现了较大的频率偏差则调频电站无力补偿偏差值，那么调功电站的自动调节装置应该作用于各台机组的调速器，使之改变各台机组的有功出力来帮助恢复系统频率。

1 引言

近年我国不少矿山企业为了实现、节能、环保等各方面日益增长的要求，积进行 设备的新改造。某金矿在碎矿生产环节引进了Nordberg HP 圆锥破碎机，以进一步优化生 产指标和提率。但是该矿原先采用的碎矿生产控制系统是以人工操作为主的常规继电器 控制方式，自动化水平低，对生产过程的各种信息缺乏有效的监控手段，不能及时响应各种 情况，加上电气设备老化，故障率高，维护频繁，严重制约了新装备生产效率的发挥。因此， 需要对原有控制系统一并进行改造。可编程控制器（PLC）作为一种的工业自动控制装 置，具有功能强大、编程灵活、调试使用方便，且等众多优点，特别是它适应各种 工业环境的能力和高性，使它得到广泛的应用。因此在本改造项目中，决定采用PLC 来改造并扩展原有控制系统的功能，并且运用组态软件，设计生动直观、功能丰富的监控流 程画面，实现生产过程信息的集中显示和处理。

2 工艺与控制要求

某金矿碎矿工艺为三段一闭路流程：原矿从原矿仓通过重型板式给送入鄂式破 碎机进行粗碎，然后由1# 皮带给入标准圆锥破碎机进行中碎，再经2# 皮带给入振动筛， 筛上产品经3# 皮带返回短头圆锥破碎机进行细碎，细碎产品汇入2# 皮带，与振动筛构成 闭路；筛下合格产品由4# 皮带送至粉矿仓。在控制上主要是对破碎、筛分及输送设备的起 /停控制、联锁控制及保护，以及对设备运行状态和关键参数的监测记录，包括：①重板给 、鄂式破碎机、2 台圆锥破碎机、振动筛及4 台皮带设备的电机起停控制、电机过载（热 继电器状态）的监测及自动联锁；②2 个圆锥破碎机稀油站、自动除铁装置、及3 台除尘风 机起停控制和工作状态监测；③粉矿仓声波料位计的信号监测；④控制室与现场各车间联 络的声光警示信号。

本次改造还增加了以下项目：⑤鄂式破碎机、2 台圆锥破碎机和轴瓦温度监测；⑥2 台 圆锥破碎机的电机工作负荷电流监测，以实现恒定负荷控制；⑦1#和3＃皮带安装电子皮带 秤和变频器，以实现给矿量控制；⑧控制室原有集中操作台和设备就地开关保留，和PLC 控制系统通过转换开关进行工作方式切换。

3 系统硬件配置 根据前述控制要求，在充分考虑了系统的性、稳定性、通用性基础上，确定本监控 系统采用集中式的控制结构，分为3 级：过程监控站、PLC 控制器和现场电气驱动和信号 检测。PLC 控制器选用西门子SIMATIC S7-300，该型PLC 技术成熟，应用广泛，具有 功能强、速度快、模块化等特点，具体配置为：CPU314，带有MPI 接口，配64k EPROM 存储卡做程序掉电保护；16 通道DI 模块SM321，5 个；16 通道DO 模块SM322，3 个；8 通道AI 模块SM331，2 个；4 通道AO 模块SM332，1 个；考虑系统的总点数和今后扩展 的需要，配置了1 个扩展机架，主机架和扩展机架之间通过通信模块IM360 和IM361 通信。 监控站采用研华工控机，运行澳大利亚的CitectSA 过程监控组态软件。S7-300 和监控 站计算机的通信采用MPI 接口，在上位机中安装CP5613 通讯卡，通过MPI 电缆进行连接。

4 PLC 控制功能设计

PLC 程序是实现整个系统功能的，设计内容较多，下面主要介绍生产设备的起停联 锁逻辑控制和破碎机恒定负荷控制。

4.1 设备起停联锁逻辑控制

碎矿设备控制具有以下特点：逆流程起动，即先起动4 # 皮带机，后起动重板给； 顺流程停机，即先停重板给，后停4 # 皮带机，并根据皮带速度、长度加以延时间隔， 以免发生堆料的现象。为保护设备及人员，还需要满足较为复杂的联锁关系：①当皮带 机、振动筛、圆锥破碎机、颚式破碎机中任一设备发生非正常停车或严重故障时，立即停止 上游设备的运行，下游设备保持原工作状态不变；当重板给、除尘器和除铁装置等辅助 设备发生故障跳闸时，只向主控室发出故障信号，而不中断系统的运行；②重要设备如圆锥 破碎机等受到监测的轴瓦温度、电机负荷电流和稀油站工作参数信号也参与联锁，在信号 自动停机，以防止设备受损；③根据皮带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机 或发出声光报警；④在监控站画面上及操作台都设有“紧急停止”按钮，当出现重大险情和 故障时，操作“紧急停止”按钮能立即停止全线设备。

系统从、灵活的原则出发，设置3 种控制方式：①计算机控制方式，正常 生产时使用，操作员在监控站画面实现设备联动或单动；②操作台控制，是保留系统原来的 操作方式，作为监控站失效时的备用；③就地控制，可以用机旁电气开关实现设备的起/停， 满足设备检修、试车、紧急事故处理的需要；在PLC 柜上设有转换开关和转换预置按钮， 可在3 种控制方式间进行任意转换。

通过对上述控制功能和PLC 各个输入输出信号的仔细分析，确定出单台设备的控制逻 辑，利用西门子STEP7 编程软件编写出梯形图（LAD）程序，见图1。其中，K 为控制设备起 /停的PLC 输出信号，Y 为启动逻辑信号，T 为停止逻辑信号，由以下信号按一定逻辑关系产 生：L ，与该设备有联锁关系的其他设备运行状态；S1，上台设备启动后延时触发信号；S2， 转换开关处于计算机控制方式；S3，监控画面单动/联动方式选择按钮，“1”为联动，“0” 为单动；S4，监控画面单动按钮；S5，控制方式预转换按钮；S6，转换开关状态，为“1”表 示处于就地控制；S7，设备正在运行状态，是中间继电器信号；B1，联动停止信号，由上台 设备停止后触发产生；B2，监控画面停止按钮；D1，预转换过程结束信号，“1”表示转换结 束，由定时器延时触发；B3，监控画面紧急停止按钮；B4，操作台紧急停止按钮；S8，与该 设备存在联锁关系的其他设备运行状态；S9，该设备PLC 控制输出状态，为“1”表示PLC 控制线路接通。

4.2 破碎机恒定负荷控制

Nordberg HP 圆锥破碎机是本次项目改造中的关键设备，为使其稳定在工作负荷状 态，达到大处理能力，采用恒定功率控制方式，以主传动电机的功率(电流)作为被控参数， 通过变频调速，动态调整给矿皮带给矿量的大小。经实验分析发现，若仅以电机功率作为被 控参数构成单回路控制系统，由于给矿皮带的传输需要一定的时间，即存在纯滞后，当给矿 量扰动发生后，将导致调节作用大大滞后，且易发生振荡，系统动态品质难以保证。为了克 服系统的纯滞后，决定采用串级控制：在给矿皮带上安装电子皮带秤，以给矿量为副参数， 主传动电机的功率为主参数构成串级控制系统，见图2。

图2 圆锥破碎机恒定负荷控制方框图

由图可见，当粒度、硬度、黏度等因素发生变化引起给矿量扰动发生时，给矿串级控制 系统多了一个副回路，不等扰动影响到负荷功率，副回路立刻进行调节，从而具有较强的抗 扰动能力，提高了系统的动态特性和主参数的控制质量。

5 监控站人机界面设计

软件采用澳大利亚的CitectSA 组态软件。CitectSA 采用开放式结构，支 持多种型号的PLC 和I/O 设备，只要在组态时设置PLC 类型和通信参数，并在监控画面的 控件属性中设置正确的PLC 位地址或字地址，软件就能建立起与PLC 内部地址的连接和 通信。我们利用它强大的图形组态技术和丰富的用户函数，设计了以下功能：①流程监控画 面（见图3），通过动态、变色、闪烁、数字、棒图及曲线的方式实时监视各电气设备、工 艺参数的工况，操作人员点击画面按钮可以实现全线设备单动起/停、联动起/停、紧急停车、 现场询问等控制功能；②生产数据统计，对设备的起/停时间，班运转时间、起/停次数累计 等信息自动记录并显示，对于合理安排生产和设备检修具有重要意义；③自动报表，将生产 统计数据按生产班次定时打印；同时，在监控画面设计了报表打印按钮，可以在任何需要的 时候进行打印；④在线操作指导，采用bbbbbbs 级链接文本帮助的形式，向操作人员提 供了方便、快捷的查找关于生产工艺操作、软件使用方法和设备维护等信息；⑤报警功能， 在每幅画面上都有报警标志，设备故障、工艺参数异常都会触发相应的报警，每个报警都有 详细的说明和原因解释，并有完善的报警确认、报警屏蔽和报警历史记录；⑥权限设置， 通过设置工程师和操作员2 级权限，明确了生产操作和管理职责，防止了误操作，有效的增 强了系统的性、性。

0．引言

我们上海一纺机械有限公司（原上海纺织机械厂、上海纺织机械总厂），建立已有80余年的历史，生产纺织机械也有近半个世纪。公司常年致力于开发、生产、销售的纺织机械品种涉及棉、毛、麻、绢、化纤等多种领域的前纺设备。

在科学技术飞速发展的历史进程中，公司的纺织机械电气控制系统的自动化程度也发生了较大的变化，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）、工业控制器等多种控制形式，这些控制方式各有特点，例如，纯继电器线路可以用在控制为简单的纺织设备中，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；PCC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。所以现在一般的纺机设备，PLC是常见的控制器。因此，本文仅对PLC逐代应用于公司的“四代”精梳机等产品加以回顾和介绍。

1．棉精梳机简介

本公司的主导产品是棉纺厂使用的精梳机（其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），公司也正是伴随着精梳机不断的升级换代而发展壮大的。十几年前，我们公司的精梳机在全国棉纺厂的市场占有率曾经是以上，多么值得骄傲和令人羡慕的数字！由于人们生活水平的不断提高，即使是在全国棉纺业压锭的年代，人们对棉精梳设备的需求也丝毫没有削弱过。当然在市场经济的模式下，谁也无法任何产品，并且随着欧洲发达国家制造的棉精梳机大举进入、国内**的多方夹击，使得棉精梳设备制造业的市场竞争日益激烈，也对我们公司的精梳机市场份额形成了强烈的冲击。形势所迫，我们只有不断的开发出新的纺机产品，才有继续生存的空间。可见，做好和不断开发新型精梳设备于国、于民、于企业的生存和发展是何等重要。

2．可编程序控制器（PLC）的发展与流派

可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。到了90年代，由于个人计算机发展起来后也简称为PC，加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，为了方便，乃简称可编程序控制器为“PLC”。

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，现在已有五代PLC产品了。在制造工业的发展过程中，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产品。

为了使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，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，为编程带来大方便。

世界上PLC产品可按地域分成三大类：一是美国产品，一是欧洲产品，一是日本产品。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，日本产品约占有70％的份额。

3． 回顾本公司产品伴随PLC技术的同步发展  

3．1. C60P用于“代”（以使用PLC算起，下同）FA252型棉精梳机

我们公司在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，我们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，这些技术和元气件的进步对于我们从事自动化设计的简直是性的！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。

3．2．CQM1用于“二代”PX2型棉精梳机

我们在九十年代后期，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，开发成功后几年中就达几千台。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。

3．3．CPM1A用于“三代”CJ25型棉精梳机

随着时代的发展，我们的精梳设备同各行各业一样也需要不断的新，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）等关键指标上比C60P都前进了一大步，能够满足我们的控制要求，于是，再次采用欧姆龙的CPM1A及显示器MPT002组合作为我们“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。

3．4． 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。

我们在承担下属公司的外协产品“高能聚焦声仪”的调试台时，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，在制作调试过程中就能很好把握设备的质量关，满足了用户的订货要求。

4． 新款CP1H用于“四代”CJ60型棉精梳机

近年来，PLC技术的不断进步，为我们开发新的产品提供了自动控制上的保证。

欧姆龙公司2006年推出的新款CP1H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（相当多）、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）。

软件方面，与CP1H同步推出的CX-One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、Win 98环境下使用的“SSS”软件编制的、以及所有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，这也是我们长期愿意使用欧姆龙PLC产品的理由之一。

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。

4. 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． 结语

迄今为止，除了本公司前两年采用PCC系统开发的多轴驱动CJ40S型棉精梳机之外，应用了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。

对于PLC的发展商来说，它的市场潜力也是很大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，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，我们也希望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。