西门子CPU224CN紧凑型单元
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新



西门子CPU224CN紧凑型单元


PLC(可编程序控制器)是以微处理器为,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自动控制装置。具有控制功能强,性高,使用灵活方便,易于扩展等优点而应用越来越广泛。在冶金、交通、化工、电力等领域获得了广泛的应用,被成为现代工业技术的三大支柱之一。
高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了的抗干扰技术,具有很高的性。故障也就大大降低。尽管PLC在设计制造时已采取了很多措施,使它对工业环境比较适应,但是为了确保整个系统稳定,还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件,并采取必要的抗干扰措施。

1  PLC控制系统干扰的主要来源及途径

1.1电源的干扰。

PLC系统控制的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰,空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达等产生的,通常称为辐射干扰,若PLC系统置于所射频场内,就会收到辐射干扰,而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化,开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成设备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行。

1.2信号线引入的干扰。

与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,由此引起系统故障的情况也很多。

1.3接地系统的干扰。

接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。

1.4变频器干扰。

一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰,引起电网电压畸变,影响电网的供电质量;二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰,影响周边设备的正常工作。

2  抗干扰的措施

2.1 电源干扰的抑制。

一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要加合理等等,对电源变压器、处理器、编程器等主要部件,采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理,以防止外界干扰信号的影响。电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺,将对PLC及I/O模块产生不良影响。对微处理器部件所需要的+5V电源采用多级滤波处理,并用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。尽量时电源线平行走线,时电源线对地呈低阻抗,以减少电源噪声干扰。其屏蔽层接地方式不同,对干扰抑制效果不一样,一般次级线圈不能接地。输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应接地,以抑制共摸干扰。此外可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路等。

2.2 信号线引入的防干扰措施。

动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O线和大功率线分开走线,如在同槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到限度。此外利用信号隔离器解决干扰问题也是很理想的办法,其原理是将PLC接收的信号,通过半导体器件调制变换,然后通过光感或磁感器件进行隔离转换,然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号,同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间立。只要在有干扰的地方,输入端和输出端中间加上这种隔离器,就可有效解决干扰问题。
 
2.3 正确选择接地点,完善接地系统。

良好的接地是保证PLC工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个,其一为了,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。在PLC控制系统中,具有多种形式的“接地”,主要有:

(1)信号地。输入端信号元件的地;

(2)交流地。交流供电电源的N线;

(3)屏蔽地。为防止静电和磁场感应而设置的外壳或金属丝网,通过专门的铜导线将其接入地下;

(4)保护地。将机器设备的外壳或设备内立器件的外壳接地,用于保护人身和防止设备漏电。

为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰,应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下,接地方式与信号频率有关,当频率1MHz时,可用一点接地;10MHz时,采用多点接地;在1~10MH之间时,通常情况下,PLC控制系统采用一点接地,将所有地线端子和近接地点相连接,以获得的抗干扰能力。接地线截面积不能小于2mm2,接地电阻不能大于100Ω,接地线使用地线。

2.4变频器干扰的抑制。

(1)加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。

(2)使用滤波器,滤波器具有较强的抗干扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。

(3)使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其它设备正常。
 
3  结论

PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题,因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制抗干扰,才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽,如何的使用PLC也成为其发展的重要因素。在不久的将来,PLC会有大的发展,产品的品种会丰富、规格齐全,通过的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求,PLC作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分,将在工业控制领域发挥越来越大的作用。


在当前的工业生产过程控制中,普遍采用了PLC控制系统,通过软件程序来实现控制设备之间的联锁控制也就是自动控制,由控制设备驱动的工厂机械设备来完成满足工艺要求的生产过程。这里,设备的运行分为单体手动操作和自动控制运行两种方式。在单体手动操作中,一般是在设备就地(机旁)操作。PLC的程序控制主要是进行自动控制,但其中也包括单体手动操作,其完成的功能和就地(机旁)操作是一样的,不同之处在于,它是通过程序的方式来实现,并且一般是在上位机的监控画面中通过点击鼠标的方式进行,也就是在机房或控制室中进行而不是就地(机旁)。手动操作(包括程序中的手动单体操作)和自动控制程序的主要区别在于,自动控制程序是在正式投产后,各个设备没有故障可正常工作时运行。而手动操作是在调试期间用于俗称的“打点”时用,或正常运行时,有设备出现故障时用。例如,某供水水箱的液位控制,水位高时,启动出水泵供水,水位低时,停止泵供水,如水箱的液位传感器出现故障,自动控制就无法进行,那么为了继续维持生产,就需要操作人员现场手动操作,根据水箱的液位指示器来手动启动和停止出水泵的运行及相应阀门的开关。需要指出的是,本文所指的设备是PLC输出控制的开关量设备,模拟量设备不在本文的讨论之列。

设备手动和自动切换的方式

在本文中,设备是指工厂机械设备及其控制设备。控制设备是指电机,阀门等等,而设备的手动和自动运行,主要体现在控制设备的手动和自动运行。例如,对于电机的控制一般是通过MCC(电机控制)电气控制系统来进行的,电机的远程和就地信号,即自动和手动的切换信号,以及启动、停止、故障等信号均由MCC提供并接到PLC硬件系统。在MCC柜上的远程就地转换开关打到就地时,进行就地手动操作;打到远程时,进行PLC的程序自动控制,或在上位机画面上进行点击鼠标式的手动操作。我们可以这样来理解PLC控制系统、就地电气控制系统、控制设备和工厂机械设备之间的关系,即自动控制(包括PLC程序中的手动操作)是由PLC控制系统通过电气控制系统,由电气控制系统来控制像电机一样的控制设备,后由控制设备来驱动工厂机械设备的运行。而电气控制系统像MCC柜本身,就可以直接进行手动就地操作。

对于电机的控制来说,正常运行时,是PLC程序的自动控制,此时的远程就地转换开关处于远程的位置,然后如果出现PLC无法处理的问题或故障,则需要在上位机的画面上,人工进行单体设备的操作,以维持生产或进行联锁操作。后如果依然不能解决问题,则需要在就地(机旁)进行操作,一般是进行电机停止的操作。

对于阀门来说,一般也有相应的电气控制系统,就像MCC一样,其一般是就地的现场电磁阀控制柜(箱),一般都有远程就地的转换开关,用于手动和自动运行的切换。和电机控制一样,正常运行时,是PLC的自动控制,此时的远程就地的转换开关处于远程的位置,然后如果出现PLC无法处理的问题或故障,则需要在上位机的画面上,人工进行单体设备的操作,以维持生产或进行联锁操作。后如果依然不能解决问题,远程就地转换开关打到就地位置,进行现场的就地控制。如果还不能解决问题,则只能使用手动阀门进行操作。

显然,就地手动和远程自动运行,是通过就地控制柜(箱)上的转换开关来实现的。PLC程序中的手动和自动的切换功能,也可以这样做,在程序中实现类似于转换开关这样的操作是没有问题的。

设备手动和自动切换的程序实现方法1

当远程就地信号为1时,即表示现场的控制柜(箱)上的转换开关打到了远程位置,可进行PLC的自动控制;当其为0时,则表示是现场手动操作。为了实现程序内部的手动自动切换,就像远程就地信号一样,设置一个中间变量,这个中间变量作为程序手动单体设备操作的标志,是由上位机监控程序来赋值的,其值为1时,进行程序的单体设备手动操作;为0时PLC程序进行自动控制。由此可见,每一个自动控制中的设备都是在这两个条件下运行的。

其中(L)为置位指令,(U)为复位指令。这里之所以用置位、复位指令,主要是考虑到启动(打开)条件和停止(关闭)条件可能是脉冲型的(例如上升沿脉冲),需要保持(注:如果MCC中的控制回路使用了“启动-保持-停止”方式,那么采用脉冲输出比较合适,就像自复位式按钮一样。这里为了简化梯形图程序,没有这样做。有兴趣的读者不妨一试)。电机启动或停止条件是自动控制时的联锁条件,上位机进行手动操作时,自动控制程序不能执行。同样就地操作时,PLC的程序控制也不能执行,程序可以根据需要将此时的电机启动和停止控制信号复位。阀门的控制也是一样。这样各个设备均可根据情况进行自动运行或手动操作。

设备手动和自动切换的程序实现方法2

上面的方法对手自动切换时的各种情况都进行了考虑,程序进行设计时需要时时刻刻注意手自动切换问题,程序量相对于没有手自动切换时也有所增加。如果把程序中的手动程序同自动程序分开,程序就会显得加清晰明了,同时设计自动程序时也不必时时刻刻注意手自动切换问题。这样是否可行呢?我们不妨将上面的梯形图程序改造成如图2所示。

显然,这是可行的,由于手动程序后执行,电机或阀门的启动、停止或打开、关闭,由手动程序决定。也就是说,当自动控制程序运行时,如果有上位机手动操作,则上位机手动操作。例如当自动程序要求电机停止时,如果上位机手动操作让其启动,则电机启动。其中的原因是,程序对相同变量或IO标签的赋值操作,后执行的程序有效。


以下介绍PLC的故障多发点:
1、类故障点(也是故障多的地点)在继电器、接触器。
如生产线PLC控制系统的日常维护中,电气备件消耗量大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外,就是现场环境比较恶劣,接触器触点易打火或氧化,然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用继电器,改善元器件使用环境,减少换的频率,以减少其对系统运行的影响。
2、二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上。
因为这类设备的关键执行部位,相对的位移一般较大,或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换,或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换,机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护,机械、电气失灵是故障产生的主要原因,因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检,发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度,经常检查阀门是否变形,执行机构是否灵活可用,控制器是否有效等,很好地保证了整个控制系统的有效性。
3、三类故障点可能发生在开关、限位置、保护和现场操作上的一些元件或设备上。
其原因可能是因为长期磨损,也可能是长期不用而锈蚀老化。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护,使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外,还要在设计的过程中加入多重的保护措施。
4、四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备。
这类设备如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。这类故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关,如有人认为电线和螺钉连接是压的越紧越好,但在二次维修时很容易导致拆卸困难,大力拆卸时容易造成连接件及其附近部件的损害。长期的打火、锈蚀等也是造成故障的原因。根据工程经验,这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行,不留设备隐患。
5、五类故障点是传感器和仪表。
这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端接地,并尽量与动力电缆分开敷设,特别是高干扰的变频器输出电缆。这类故障的发现及处理也和日常点巡检有关,发现问题应及时处理。
6、六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)。
问题的解决或改善主要在于工程设计时的经验和日常维护中的观察分析。
尽管PLC是专门在现场使用的控制装置,在设计制造时已采取了很多措施,使它对工业环境比较适应,但是为了确保整个系统稳定,还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件, 并采取必要的抗干扰措施


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.主回路设计的内容

    在电气控制系统中,习惯上将高压、大电流的回路称为主回路。在常见的PLC控制系统中,主回路通常包括如下部分:

  ①电机主回路,包括用于电机通断控制的接触器、电机保护的断路器等;

  ②各种动力驱动装置的电源回路与动力回路,如驱动器电源输入回路及其通断控制的接触器、保护断路器、伺服电机的电枢回路、直流电机的励磁回路等:

  ③各种控制变压器的原边输入回路,包括通断控制的接触器、保护断路器等;

  ④用于供给控制系统各部分主电源的电源输入与控制回路,包括用于电源变压器、整流器件、稳压器件以及用于电源回路控制的接触器、保护断路器等。

  PLC控制系统的主回路设计与其他电气控制系统无原则性区别。但符合有关标准的规定,并结合PLC控制系统的自身特点,充分考虑系统的性与性。

  2.电源总开关

  根据EN60204.1(VDE01131部分)标准规定,为了使整个控制系统与电网隔离,机械设备的电气控制装置安装电源总开关。

  总开关的设计要求是:开关具有足够的分断能力,能够分断处于“堵转”状态的大电动机的电流与其他所有用电设备和电动机的电流总和。

  通过总开关,原则上应能断开设备中的所有用电设备电源,例外的是,当设备安装有需要在总电源切断情况下使用的保护装置——如维修用电源、维修用照明、设备防护的装置等部件时,允许这部分的电源直接连接在设备进线上,不通过总开关分断。但是,即便如此,以上电路仍然需要安装立的短路保护器件(如断路器等)。

  3.保护装置的安装

  为了对设备主回路进行、有效的保护,设备中每一个立的部件都安装用于短路、过电流保护的保护器件(如断路器等),保护器件具有足够的分断能力,能够分断被保护的用电设备或电动机。

    出于调试、维修的需要与系统的性与性的考虑,原则上对于不同类型的主回路,如电机主回路、驱动主回路等,在每一部件立安装保护器件的基础上,还应对每一大类分类安装总保护断路器。

    对于输入/输出点数、种类较多、构成复杂、控制要求较高的控制系统,当外部输入/输出信号共用电源时,应采用分组的形式进行供电,每组通过立的保护断路器进行保护与通/断控制。

    4.接地与抗干扰

    从角度考虑,控制系统应安装总接地母线,用于电位平衡与接地。与主回路连接的各种立电气控制装置,应有专门的、符合要求的接地连接线与设备接地母线进行连接,以防止干扰,提高性。

    系统中容易产生干扰或是容易受到外部干扰的电气控制装置,如PLC、数控装置(CNC)、伺服驱动器、变频器等,应通过隔离变压器、滤波电抗器等与电源进行连接,以抑制线路干扰。

    系统中的需要通断的大功率负载,应在线路上安装浪涌电压吸收器,以抑制负载通断产生的过电压与干扰。

    5.辅助控制电源的设计

    用于系统保护、紧急停机控制的装置(如制动器、门保护等)的辅助电源,应确保不会因“急停”等操作而分断。

    系统中性要求较高的控制部件,如PLC的电源输入、CNC的电源输入等,当它们为直流DC24V供电时,应尽可能采用立的稳压电源进行供电;当采用交流供电时,应安装立的隔离变压器,原则上不要与系统的其他控制电路与执行元件(如电磁阀、220V/24V控制回路等)共用电源。

    PLC输入/输出所需要的传感器、开关、执行元件电源,应尽可能采用外部电源供电的形式,以防止由于外部线路故障引起的PLC损坏。

    注意:在欧洲,目前已经对工业电气控制设备的主回路实行3相AC400V与单相AC230V标准,以取代传统的3相AC380V与单相AC220V标准,因此,在进行出口设备设计以及进口设备维修时,应引起注意。


前言
电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用,目前,大多选用的变频器,利用旋转编码器测量曳引电机转速,构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置,不仅使电梯在运行速和缺相等方面具备了保护功能,而且使电梯的起动、低速运行和停止加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成,因此,逻辑控制部分是电梯运行的关键。UniMAT X5系列PLC以其性高、运算速度快、产品和电梯客制化服务等优点,已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台4层4站的别墅电梯控制系统为例,阐述了X5系列 PLC 在电梯控制系统的设计思想和实现方案。 
二、电梯控制系统构成
电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成,由如图1所示,用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动,加减速,停止,运行方向,楼层显示,层站召唤,轿箱内操作,保护等指令信号进行管理和控制功能。
变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成,变频器采用日本安川公司矢量控制电梯变频器616G5,其具有良好的低速运行特性,适合在电梯控制系统中应用。三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电,输出端U、V、W接电动机的快速绕组,外接制动单元减少了制动时间,加快制动过程。旋转编码器用来电梯的运行速度和运行方向,变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较,从而调节变频器的输出频率及电压,使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度,达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为:上、下行方向指令,零速、爬行、低速、高速、检修速度等各种速度编码指令,复位和使能信号。变频器输出信号为:(1)变频器准备就绪信号,在变频器运转正常时,通知控制系统变频器可以正常运行;




一、工程概述:
 在我国电子行业及规范产品行业都需要,喷码,出货扫描及包装工艺,其大部分厂家还处人工作业,人工作业面临的不仅仅是效率问题还有扫描链接重扫出错而无法从良品中找到出错码制的产品。因此使用全自动流水线在大大提率的同时也提高生产质量。下面就来介绍UniMAT产品在整个自动化线上的应用。
二、工艺介绍及系统要求
1.工艺:喷码机喷码—扫描扫描条码—PLC识别条码信息—存储—传送上位机—出货扫描—自动装箱 
 2.硬件部分:多米诺喷码机、可进行二维码扫描扫描、SIEMENS CPU224、UniMAT扩展模块:UN221-1BL22 (1)、UN222-1BL22(3)、UN232-0HB22(2)、CP243-1 IT、变频器、工控机及包装机结构,对射光纤及电磁阀 等等;
 3.喷码码制为34进制,喷码设备通过光电反射传感器感知产品,把喷码信息传送喷头,喷头通过高电压产生电弧,墨汁告诉喷出形成二维码制;
 4.对条码的识别率高,速度,可自动各种规格和大小的条码;
 5.条码扫描具备网络通讯功能,可将一条产线的多套扫描器扫到的条码信息通过网络传送给产线数据采集电脑,统一进行数据收集;
 6.系统提供漏扫报警,并可接手持条码扫描设备补扫条码;
 7.提供条码自动识别功能,当条码出现时,可自动进行扫描记录,不用人为干预;


1 引言

塑料封切机是加工塑料包装袋的机械设备;精度、速度和稳定性直接影响到所生产胶袋的质量和生产效率。为了提高设备的性和提升设备的生产效率,中达电通开发了自动控制封切机系统,以plc变频器、伺服、人机界面,取代旧有复杂的“继电—接触器及刹车离合器等控制机构”,使客户在原有的成本上,得到高的服务。该系统是中达电通又一个典型的系统整合成功应用案例,整个系统根据台达产品在系统整合方面的特点,采用台达dvp-es plc、vfd-a变频器、asda伺服驱动器及dop-a人机界面;在保证工艺控制要求的情况下,大大提高了生产效率,同时亦为客户降低了维护及采购成本,为用户提供了高附加值的解决方案。本系统主要效能包括;

(1) 效率提高;

(2) 生产良品率提高;

(3) 封切精度提高;

(4) 方便调适;

(5) 运行平稳;

(6) 操作简便。

2 工艺简介

主要工艺过程包括三大部份;送料、封切、出料(成品), 图1示出塑料封切机外形图。

 

主要过程为封切动作,主要有以下几种情况: 白袋封切运行、色标封切运行与回切封切运行,主要工艺详述如下。

2.1 白袋封切运行工艺

(1) 系统上电

·温度控制设备会先调节封的温度,使封的温度达到设定的需要,手动调整切的位置,达到封切长度的需求。

·调节变频器使送料、封切速度及出料的速度达到产量要求,一般情况由变品器速度决定封切速度,工艺中要求封切中变频器单个运行速度一定要大于伺服送料速度。

·调整送料直流电机速度,使送料速度与变频器速度配合,通过直流电机的速度达到一定的张力控制,保持原料的平直。

(2) 自动运行模式

·变频器通过机械连杆装置使送料、出料、封切的速度达到协调控制,送料与出料同步进行。

·封切在主电机通过机械传动装置控制封切上下往复运动。

·封切完一个胶带,通过传感器触动plc对封切工作计数一次。

·当系统接到人机界面或控制盘上按下停止键,系统会立即停机,封切会停止运行回复到高位处,方便手动排除故障,取出问题的胶带。

·在系统设定的批量生产个数将到达前,系统会提示报警,到达批量生产个数系统将自动停机并将计数值清为零;待系统停机达到继续运行时间,系统会继续自动运转(不需按按钮),从新开始计数。

(3) 手动运行模式

·手动运行工艺与自动运行工艺要求一样,差别在于如果系统设定在手动运行模式,则当批量个数到达后,系统会自动停机,需要再次按下按钮后,系统才会再次运行。

2.2 色标封切

色标封切的加工过程如图2所示。加工过程特点述说如下:

 

·色标封切的工作原理与白袋运行原理相似,也是封切在低位时伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带以系统设定的塑料袋长度转动一次;

·色标封切与白袋运行的差异在于色标封切时,会产生累积误差,累积误差过大时会影响塑料袋封切的品质,所以色标封切到达一定的累积误差后,就要进行停机及误差补正;

·色标封切—封切到达低位点时,系统会自动对批量计数一次,同时每追到一次色标信号时计数一次(当没追到色标信号时,追色不计数)批量的计数次数与色标的计数次数的差值等于设定的追色误差次数时,系统停机且报警;

·追色理想的情况是使用色标信号来控制封切及停机,这样可以做到封切没有累计误差,由于封切机对精度要求0.5mm,一方面强调速度,故可以根据客户需求自行选择。

2.3 回切功能

·系统回切功能的目的是为了防止“在封切时由于温度太高导致塑料袋溶化与辊轮相粘,造成下次送料在切处堆积”的缺失;

·当系统设定为回切功能开始送料时,伺服先会反转回切设定的长度距离后停止,然后再正转“回切长度和设定袋长距离之和”后停止;

·回切运行时,需在人机上设定的口袋长度,采用回切会降低系统精度,所以使用过程中将回切速度开放给客户,以利客户调整速度改善精度。

3 系统简介

根据封切机系统的特点和功能要求,将整个系统主要分为控制系统、伺服驱动系统、监控系统、变频器调速系统四大部分。

(1) plc控制系统

控制系统采用台达dvp es系列的plc作为主控,台达dvp-14esplc

具有8个输入点及6个输出点,该plc主机自带两个串行通讯口,一个为rs485通讯口另一个为rs232通讯口。

选用es plc的原因;

·在原有的成本基础上,提供高厂商产品的附加;

·es plc 具有的双通讯口,可以运用通讯的方式,简化系统程序以及配线,完成系统整合与控制;

·plc对伺服的控制是以通讯的方式完成,而不是由传统的plc发送脉冲的形式来控制伺服,以通讯的方式对伺服位置、转速等参数进行设定与控制,具有度高、的特点;

·与台达伺服、人机界面等产品,可透过通讯及内部协议,强化了工作效率;

·台达伺服特有的定位功能,是实现封切机单轴控制的关键,台达伺服编码器10,000线以及伺服内部自带定位模块的功能,使在同等精度的情况下,plc的运行速度能远远其它plc;同时因为伺服具有输入\输出的灵活定义性能,省去了plc对的定位需求,也使开发过程变得简单、容易。

整个控制系统是以plc的输入输出实现逻辑控制,通过通讯来实现对伺服的控制、人机命令的执行及状态的显示。plc系统架构图,i/o点规划见附表。

(2) 监控系统—人机界面

台达人机界面采用bbbbbbs

rtos的技术,系统具备多任务及实时性的功能,所以比传统单工系统人机界面具有速度、响应快及稳定性高等优势。

本系统使用台达dop-a系列5.7”单色人机界面,对系统进行操作、监控制和参数的设置,主要的工作包括;

·运行模式选择(手动、自动);

·控制功能(运行、停止、寸动前进、寸动后退、清零、追色、补码、回切功能选择);

·参数的设置(封切速度、批量、停机时间、总数、切带长度、封切速度、误差次数);

·监控及报警讯息。

人机界面操作方便,故障、报警信息简要明朗,通过人机界面可以大大方便操作员对塑料封切机的控制,提高生产效率。人机主要画面,


(3) 伺服驱动系统

台达asda系列伺服由低惯量100w到中惯量3kw产品齐全,其功能除了传统伺服驱动位置控制、速度控制及扭力控制外,开发了伺服驱动的新技术—强健性控制;所以asda系列伺服具有响应速度快、低转速具有高刚性而且非常稳定运转等优异的特性。

伺服系统是封切机的执行机构,它的好坏直接影响到切袋的精度和系统的稳定性。本系统充分展现了台达伺服系统的优势—通讯能力及内含nc控制器的功能,plc通过通讯的方式与asda伺服进行控制,达到、高速度的要求。

(4) 变频器调速系统

变频器调速系统主要是对系统的送料速度、封切速度、出料速度进行调节控制,使送料、封切、出料达到很好的协调工作。本系统由成本和操作人员的习惯考量,仍采用了旋钮式的变频器调速装置,此方案具有方便、直观的特点。

(5) 其它辅助系统

系统其它辅助系统还包括温度控制系统和气动打孔装置。温度控制系统采用了简易温度控制调节系统,通过调节温度盘的旋钮,可以调节到用户需要的恒定温度,该系统具有方便调节、价格低廉、恒温性好等特点。气动打孔装置主要是对塑料包装袋(有的食品包装袋需要打孔)进行打孔,通过安装在轮轴上的位置传感器,当轮轴转到设定的位置后,信号会触发气阀打开,完成打孔的动作。

4 操作与调试

(1) 机械设计时,需要满足:

·(主)变频器频率工作在60hz时,切与封来回往复运动达140次/分钟;

·在满足伺服电机的实际连续运行转速要小于或等于其额定转速及其它特性的要求下,伺服机构的传动比及出料辊的外径的合理设计是满足工艺要求的关键。

(2)伺服传动机构采用同步带传动,伺服编码器脉冲数为2500p/r,故其本身误差远远小于0.5mm,引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑,或者由于送料端的送料速度小于出料辊的出料速度,造成出料辊与塑料薄膜之间的相对滑动;故需要根据伺服电机的起停速度调整合适的加减速时间,调整送料变频器频率使其送料速度要大于出料辊的出料速度,调整要以出料辊与塑料薄膜之间不发生相对滑动为准。

(3)温控器的设定温度一般设定在200℃左右,根据主电机的转速高低适当微调温控器的设定温度(以胶袋封口处结实耐拉为合格的标准)。需注意当主电机转速较快时,封上下往复运动快,封口时间短,若封温度偏低,会导致胶袋封口处不牢;当主电机转速较低时,封口时间长,若封温度偏高,会导致胶袋封口处烫穿。

(4)plc程序根据伺服机构的机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及出料辊的周长,可计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲时,伺服电机就驱动出料辊转动带出一定长度的胶袋,如此即可实现定长控制。

(5) 色标封切时,plc若在设定批量内检测不到时色标累计达到设定的保护值,需停止电机运转,并提示报警。

(6) 当回切功能运行开时,需确认设定回切长度是否工作正常及切袋是否准确完善。

(7) 外接旋钮调位器可对主电机、送料电机、出料电机进行调速;人机界面上伺服速度的设定值可对伺服调速。

(8) 系统包括:自动运行模式、手动运行模式及手动调试模式;自动/手动运行模式为生产操作模式,手动调试模式在调机或维修时使用。

5 结束语

提供客户稳定的系统集成方案是中达电通经营的宗旨,该塑料封切机项目,结合了台达plc、变频器、伺服和人机界面等产品,为客户开发了一套稳定的系统,不但满足了工艺要求,提高了设备的性,提升了客户设备的工作效率。





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