西门子KTP400面板6AV2123-2DB03-0AX0

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引言 

开口机构是控制喷气织机运动的关键部件，决定织机运动的平稳性和织物组织的品质。开口机构的作用是根据织物组织图上经纬交织的变化规律，按序及时带动经纱，形成梭口，待纬纱进入梭口后，两层经纱再上下交替，互易位置，形成新的梭口，如此反复循环。传统织机的开口机构一般采用机械的方法，以控制和调节经纬交织的变化规律，在织物上形成不同的花型或花纹，而现代喷气织机多采用电子多臂来做到这一点，电子多臂是一种典型的机电一体化的产品。它的性能优越，可以用微型计算机控制织物的花纹，快速提供不同复杂花型的织制。 

本文介绍2861型喷气织机工作原理以及应用PLC构成喷气织机的电气控制系统，应用PLC控制喷气织机开口机构。 

1 2861 型喷气织机开口机构的组成和特点 

喷气织机的开口机构由多臂机构控制，一个提综臂可控制一个或多个综框作上下往复运动，因此使用电子多臂先了解机械多臂机构的原理。 

2.1 开口机构的组成 

开口机构总体来说是由选综机构和提综机构组成的，而提综机构却是由一个连杆机构和一个共轭凸轮机构叠加而成的。提综机构简图如图1 所示。 

图中 O1 是装在大圆盘10 上的一根轴，凸轮1、2 是一对共轭凸轮，它们固定在机架上，相对地面静止，摆臂4、5 作为一刚体绕轴 O1 转动，轴1 O 以 O1 O2 为半径，以 O1 为圆心作匀速圆周运动。如图所示，该机构相当于 O1 固定的共轭凸轮作匀速圆周运动，即整个机构为一对凸轮机构叠加一个连杆机构，在这里运用共轭凸轮，能提高运动精度，减小冲击，而且可以改善机构的受力情况。

 
图1 提综机构工作原理图 
1—大圆盘 2、3—共轭凸轮 4、5—摆臂 6—滑槽 7—滑块 8—偏心轮 
9—盘形连杆 10—提综臂 11—提综臂连杆 12、14—转臂 13—转臂连杆 
15、16—综框连杆 17、18—支撑杆 19—综框

 
图2 选综机构简图 
1．左摆杆弹簧 2．左摆杆 3．偏心盘 4．提综臂 5．传动轮 6．连杆 
7．弹簧 8．控制钩 9．右摆杆 10．右摆杆拉簧 11．电磁铁 12．摆杆 
13．主轴

 
图3 电子多臂开口机构控制系统组成框图

 
图4 织机控制流程图

基于PLC 的2861 型喷气织机电子多臂的控制系统工作稳定，具有结构简单，操作方便，界面简洁，廉等优点，特别适用于织造复杂花纹的喷气织机系统，也可在其它无梭织机中也推广应用。 

1 引言 

随着作为可编程序控制器的控制微控器（MCU）技术的发展，可编程序控制器的功能也越来越强大。现在的可编程序控制器不但工作速度快—逻辑指令执行时间为每条零点几个us、应用指令每条为几个或几十个us;而且功能强—强大的逻辑运算功能、丰富的数学计算功能以及的远程通信功能。西门子S7-200PLC就是其中一种具备以上功能的小型PLC。本文主要介绍S7-200PLC在GDX2高速包装机烟包外包装质量缺陷中的应用示例。 

2 问题提出 

现在的市场竞争十分激烈，各厂家都使出浑身解数来提高自己的产品质量和维护自己的声誉，所以各厂家都想尽办法使自己进入市场的产品为。在产品生产过程中厂家对产品质量的把关非常严格，特别是对的后一道工序-包装工序的包装质量要求为严格，往往对同一种材料进行多次缺陷检测，以避免次品流入市场。原产意大利的GDX2包装机是世界上目前的包装机，也是业内的主力包装机型，它具有包装质量好，有效作业率高，人机性高等优点。尽管它检测功能多，但仍然不是十分完善，不能满足厂家的质量要求，有必要增加一些的烟包外包装质量缺陷功能。如在烟包的薄膜包装部分增加翻盖完好，薄膜包装散开，薄膜短搭口不对称检测等。 

3 方案选择 

尽管GDX2的电控系统是开放式的，采用类似VB的GDLAN语言来编写程序的，但对用户是不开放的，因此要增加外电路来实现新增的检测功能。由于检测电路的功能不复杂，主要功能是将器到的坏烟包移位到剔除位置，使剔除电磁阀动作，将其剔除。采用逻辑电路，单片机电路，PLC电路3种方案之一都可实现该功能。方案比较如附表所示。 

通过比较，显然选择方案3，PLC电路，尽管成本高些，但其他性能。 

4 方案实施 

PLC的输入的点数为4个，其中3个为检测信号，1个为同步信号;输出的点数只需1个，为剔除信号。考虑点数冗余和日后功能增加问题，选择8个输入点，6个输出点、型号为CPU222的S7-200PLC可满足方案要求。PLC硬件设计如图1，其中PLC的电源220VAC和传感器24VDC取自包装机内，B1为接近开关，B2为高解析度色标光电检测器，B3为轻触微动开关。

影响沥青路面施工质量的因素很多，其中，施工工艺的不合理是导致路面质量降低的直接原因。传统的沥青路面铺筑工艺是由自卸卡车将沥青混合料运输到施工现场，并卸至沥青摊铺机的料斗中，经摊铺后由压路机进行终压实。国内外的施工实践证明，用这种传统工艺铺筑成形的路面早期破损现象比较严重，其原因主要体现在如下三个方面： 

（1）装料、运输及卸料过程中导致沥青混合料出现材料离析和温度离析； 
（2）因摊铺不连续造成路面结合处粘接力及其他力学性能的差异； 
（3）自卸车卸料时对摊铺机的碰撞和推，造成的路面的横向接缝（即纵向波）。 

针对以上工艺问题，欧美发达国家在自卸车与摊铺机之间增加了沥青混合料车，自卸车装载的沥青混合料卸至车中，经车二次搅拌后，再送至摊铺机进行摊铺。国外统计数据表明，增加车后，可节省长期维修费用95%、路面寿命延长40%，同时大大提高道路的使用率。 

三一重工股份有限公司在国家科技部863计划重大专项经费的支持下，通过近一年的研制，成功开发出我国台沥青混合料车LHZ25，样机参加了2002年11月BAUMA（上海）博览会，引起业界的广泛关注。 

电控系统是沥青混合料车的关键技术之一,LHZ25采用的是全液压驱动技术,要求行驶速度平稳，直线跑偏量不得过2%，并与沥青摊铺机保持同步，转向灵活且转弯半径不能太大。因此，对电控系统的设计提出很高的技术要求。本文介绍以西门子S7-200系列PLC为的电控系统的设计原理与性能特征。 

1. 控制方案的比较和选择 

初考虑的控制方案有两种：一种是采用某些公司生产的控制器为的控制方案；另一种是采用S7-200系统为的控制方案。前者是一种较为成熟的控制方案，并且已经在沥青摊铺机等全液压驱动的工程机械上得到成功的应用。缺点是价格昂贵，并且有一些沥青车的功能（如运行参数及报警信息显示、同步跟踪等）不能实现，仍然要借助PLC来完成。而后者的优点则是控制功能比较强大、灵活、性高、操作维修方便，可以满足沥青车的所有功能，且价格很多。难点在于没有现成的东西可以借鉴，控制软件要靠自己开发，编程工作量大，且要冒一定的风险。由于本人有多年应用PLC的经验，故决定采用二种方案。 

2. 控制系统结构 

LHZ25沥青车的电控系统结构主要由单元CPU224、数字量扩展单元EM223、模拟量扩展单元EM235和文本显示器TD200组成（图1）。

 
图1 控制系统结构

 
图4 同步控制原理

事实证明：S7-200系统在沥青车电控系统中的应用是成功的，也为在其他工程机械设备上采用PLC控制积累了宝贵的经验。 

在采用PLC对自动模切压痕机等包类机械实现电气自动化控制的系统中，像经典的继电-接触器控制系统中的大部分联锁控制都可转移到PLC中实现，继电-接触器控制系统大大地简化，成为只含有一些必要的电气联锁的MCC（Motor Control Centre）系统，成为PLC系统指令的有条件的执行者。 

应保留继电－接触器的联锁 

在PLC与继电－接触器系统综合设计中，这种联锁主要是指重要的联锁，包括人身和设备两方面。从人身的角度出发，应保留一些对人身至关重要的联锁，如事故开关、紧急停机装置等，这些开关一般要求采用非半导体的机电元件组成。从设备的角度出发，往往需要保留一些重要的限开关和保护手段。 

PLC和MCC系统的接口 

PLC和MCC系统的接口方法常见的有两种：一种是采用继电器隔离的方法，一种是PLC直接接受MCC系统的信号，并且由PLC直接驱动MCC中的接触器的方法。 

采用种方法时，进人PLC的信号要先经过光电隔离继电器，再由其触点接入PLC的输入模板。PLC的输出信号也是动继电器线圈，然后再由继电器的触点参与MCC的联锁控制。这种方法的优点是：方便了PLC模板的选取，从而有可能降低PLC的造价，基本上了外部强电侵入PLC的可能性，有效地保证了PLC系统的运行。其缺点是增加了大量的继电器，从而增加了可能的新故障点。在实用中，应选用高质量的继电器，选用带有能指示吸合动作的发光器件的继电器。采用PLC和MCC系统直接接口的方法的优点是简单明了，整个控制系统的故障点少。缺点是系统的性不如种方法高。 

工程实践中，两种方法应用都很广泛，而且很多系统中两种方法兼而有之。选取接口要视环境和具体条件、元件水平等灵活考虑决定。 

I/O分站的热备 

在一些对PLC系统性要求高的系统设计中，不仅要求主机有热备，有时还要考虑系统中某些I/O分站也要热备，出现故障时，实现I/0通道的自动或手动切换。 
为了实现功能，在系统设计中应建立起两个一样的I/0分站，其系统的输人是并联的，而输出信号则要求可切换。作为自动切换的应用，切换装置应当是受PLC控制的。 

就地操作 

就地操作是指机旁单机操作，它有两种设计原则，一是不经过PLC，直接通过MCC盘控制电气设备，二是经过PLC，实则是又一种手动方式。但无论采用哪一种，上述人身、设备等必要的联锁仍然在继电-接触器系统中实现。 
采用不经过PLC的就地控制方式，优点是就地操作试验时只要将转换开关一转换，就可脱离PLC，不用考虑PLC系统的硬软件问题，集中力量检验机械动作性能。国外设计一般都采用这种方法。缺点是增加了MCC盘上联锁的复杂性。如果采用经PLC就地操作，将就地开关接人PLC模板即可。这样外部电缆、MCC盘都显得简单。在远距离情况下，PLC输入可以通过选择高电压范围输人模板的办法保输人信号的性，输出由干是通过MCC盘直接控制继电器，消去了采用不经过PLC就地操作方式时继电器回路的长电缆，保证了继电器动作电压。所以这种方法也有优点。合理科学地编制PLC程序 

PLC程序摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构。用户根据PLC说明书的提示，就可以按照继电器梯形图和逻辑代数式来直接编程。但是在编制PLC程序过程中，使设备，其中重要的就是误操作影响。误操作主要包括人为误操作和系统本身产生的失误两方面。 

1．人为误操作 

1）手指颤动造成失误解决的方法是使用微分指令DIFU（13）来检索按钮送人电信号的上升沿，在一个执行周期里PLC只执行一次，从而避免些类误操作的发生，如图1中，00005为高压泵停止按钮，HR0005为低压泵起动标志位。当按下低压泵起动按钮00003时，信号转化为微分指令HR0005，HR0005在一个程序扫描周期里，只接收一个上升沿脉冲，从而过滤掉由于手指颤动产生多余的脉冲，保证定时器TIM000正常延时1min，确保高压泵按时起动。