西门子模块6ES7512-1CK01-0AB0详细说明

、前言

帘子布织机是属于剑杆织机一类，普通织机机械结构主要包括送经机构、主机、卷取机构、选纬机构、储纬机构、多臂机构；电控部分主要包括主控部分(包括主电机、电子选纬、电子多臂等)；电送电卷部分（送经电机、卷取电机控制）。不过由于帘子布织机是属于剑杆织机特类，所以它在拥有一般织机性能的同时，亦有其特殊的一面。主要体现在：简单机械多臂、固定一个纬纱、送经机构和卷曲机构亦有所差异、有大卷装机构部分等方面。
以往帘子布织机电控系统结构如下：
1．主控部分采用单片机控制，包括主机采用离合器控制、显示部分一般采用LCD。
2．送经/卷曲(包括大卷装)大部分采用机械联轴控制，即使采用变频控制，一般都是模拟控制某一部分。
这种控制结构的缺点：
A．机械结构复杂、维修难；因为它很多都要通过机械传动来实现。
B．车速一般不是很快；一般在200转/分～350转/分。
C．显示信息不完善、自动化程度不高。
根据以上对帘子布织机及其原控制系统分析，通过与用户的合作，我们提出了一种采用以台达 ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型变频器构建的新颖电控系统，如图2 ：

它的创新主要体现于：
1．主机采用台达 B型矢量型变频器控制，摆脱了传统的离合器控制模式，同时实现主机电气无极调速功能。
2．送经电机、卷曲电机、大卷装均采用台达 M型变频器控制。
3．运用台达 MODBUS通讯协议构建主机、送经电机、卷曲电机、大卷装控制系统；摆脱了传统的模拟量控制。
4．信号采集及处理采用台达ES型PLC作为CPU处理中心。
5．显示采用台达人机界面；摆脱了传统的LCD模式。
由该控制系统构建的帘子布织机有着以往织机无法比拟的优点：
A．机械结构大大简单化。
B．度可高达450转/分，这是同类机种高不可攀的车速。
C．主机采用变频控制，使织机车速可变频调速控制。

二、主要工艺
1．逻辑部分
A．快车：正常开车（高速）；主机、送经、卷曲、大卷装同步。
B．慢车：正常开车（低速）；主机、送经、卷曲、大卷装同步。
C．点动：以低速寸动；主机、送经、卷曲、大卷装同步。
D．机头布开车：大卷装布两头端开车，主机、送经、卷曲、大卷装步，和快车的区别在于二者的比例不同。
E．紧经/松经：主机不动、送经、卷曲、大卷装按一定比例点动运转。
F．卷布/退布：大卷装按一定速度点动运转。
G．正常停车：通过停车按钮停车，停车过程是：接受停车信号后，主轴转到停车角度后迅速封纬、高压-低压刹车。
H．经停：断经停车，在检测到断经信号后和正常停车过程一样。
I．纬停：断纬停车，在检测到断纬信号后和正常停车过程一样。
J．纬停：缺纬停车，在检测到缺纬信号后和正常停车过程一样。
K．计数到停车：卷装布生产布长到达设定长度时停车。
L．急停：通过急停按钮紧急停车，整个控制电源切断，进入准备阶段。
2．同步控制
由于本系统主机、送经电机、卷曲电机、大卷转均采用变频控制，根据工艺和织物要求必须对其采用比较严格的同步控制，即快车启动过程、调速过程、停车过程、点动过程、慢车过程、紧经/松经过程均要有相应的同步工艺控制要求。
本案例采用的同步比例原理如下：

说明：
(a)．主机改变整机速度；
(b)．纬密改变卷取速度；
(c)．卷曲张力改变大卷装速度；
(d)．送经张力改变送经速度。

三、控制系统结构
1．件系统构架：
A．结构框图

注：
PLC对变频器的控制速度采用RS485、运行/停止采用I/O控制，原因在于：运行/停止控制采用I/O控制相比RS485控制较安全、可靠！
B．端口定义：

2.软件系统构架

说明：
A．初始化程序主要处理一些运行参数、工艺参数、通讯格式等在停车、开车、上电时的保存或调用等功能。
B．通讯部分主要实时处理PLC对四台变频器速度通讯控制。
C．工艺逻辑、数据处理部分主要实现根据该剑杆织机的工艺要求。
D．整个工艺参数设定是采用子程序处理，目的减少程序扫描周期。
E．为了快速、定位停车，程序采用中断处理。

四、调试过程
本项目调试分三步：
1．在机械厂调试（空载调试）：调试内容主要是整个电路接线检查、通讯调试、工艺逻辑基本实现。
2．户厂现场调试（带载调试）：调试内容主要根据终用户的要求实现工艺的完善，终能达到客户要求、并生产出合格的产品。
3．运行一段时间后对出现的问题加以解决及整个系统的跟踪完善。

五、技术参数
1．变频器参数
A．通讯参数组通讯格式：9600 7 E 1 (ASCII)。
B．基本参数组：频率、运行控制来源；加减速时间、曲线；中间频率、电压设定等。
C．保护功能参数组设定：开启过电压/电流失速功能及大小。
D．特殊参数组停车直流制动（时间、准位、频率）设定：关闭AVR。
2．工艺参数人机界面设定
人机部分主要实现人参与控制系统的途径。它主要包括：显示部分、设定部分、操作部分、历史故障部分；其中设定主要是主机速度设定、纬密设定、卷曲、送经张力等

1、引言

自动切台的主要用途是用来定长切割透明胶带、不干胶带、塑料膜、纸卷等材料，将整卷宽幅的材料通过设定的宽度分切成小卷。例如常用的透明胶，就是通过该设备切割而成。切割的宽度可以在人机界面上进行设定。在人机界面上可以建立多种工作模式，每种模式包含：设定宽度、切割刀数两个参数。例如如果客户选择模式1，则运行后系统自动按照模式1设定的宽度进行切割，切割的刀数达到设定的刀数后，自动停机。如果选择模式10，则启动后，系统将模式10所设定的刀数切割完毕后，自动停机。双伺服与单伺服的区别就在于，单伺服控制切台的移动是通过伺服带动，进刀和退刀依靠油压系统控制。双伺服不仅切台的移动使用伺服而且进刀和退刀也使用伺服。进刀的长度能够在人机上进行设定，提高了切割的精度。

自动切台分为单管和双管两种。这两种设备上海机电都已经有了成功的案例，而且已经在客户处稳定使用，配套机械厂商也已经在正常的使用台达的产品。因为该行业的竞争日渐激烈，为了能进一步提高设备的档次并且满足更高的精度要求，我们为客户提供了双伺服自动切台的控制方案，通过两天的开发及调试，将设备开发成功。

2、电控系统设计

2.1 系统组成

系统组成参见系统框图（图1）。

图1 系统框图

2.2 基于台达技术平台的电控系统硬件配置

表1

3、双伺服自动切台的控制系统设计

3.1 工艺主体分析

双伺服自动切台由两台变频器驱动。一台驱动主轴马达；另外一台驱动圆刀（切刀）。两台伺服同轴与丝杆相连，一台控制切台的定位，即定长。另外一台控制进刀和退刀。变频器通过RS485通讯的方式控制，给定主轴和圆刀的转速。伺服用Pt模式定位。根据客户的要求为其提供了单段和连续两种控制方式和10种操作模式。如果有特殊需要，可以将操作模式扩展到几十种模式。每种操作模式包含：宽度设定、刀数设定两个参数。

3.2 工艺控制设计

客户根据生产的要求，将需要生产的胶带的宽度和该宽度需要切割的刀数在参数表中预先设定好，这两个参数关联PLC中的掉电保持寄存器。如果操作人员选择单段控制方式，在人机上输入模式号后，系统自动把对应该模式的参数（宽度和刀数）调用出来。启动后，切台通过伺服开始定长横向移动，当到达设定的宽度后，切台横向移动停止，通过另外一台伺服控制切台纵向移动。当切台移动至前限位处，定时开始，保证将胶带完全切断，定时时间一到，自动退回至后限位开关处停止。如果该模式设定的刀数不为零，则重复以上动作，直到切割的次数等于该模式设定的刀数后，自动停止。如果该模式设定的刀数为零则系统不动作。而如果操作人员选择连续控制方式，在人机上输入模式号，则启动后系统自动按照模式1设定的宽度和刀数切割，当模式1切割完毕后，自动按照下一模式设定的宽度和刀数切割，如果该模式的设定刀数为零，则系统自动跳过该模式，执行下一模式，直到将设定的模式全部切完后自动停机。例如：在连续模式下：选择模式10，启动后系统按照模式1设定的参数切割，模式1切割完毕，如果模式2中设定的刀数不为零，则按照模式2设定的宽度和刀数自动切割；如果模式2中设定的刀数为零，则系统自动跳过模式2，按照模式3中设定的参数切割。以此类推，直到将模式10设定的宽度和刀数切割完毕后，系统自动停机。切台横向移动的速度可以在人机上进行设定，横向移动的速度分为两段速：移动的初速、正常运行速度。两段速度的切换通过定时完成。两段速切换的时间在人机上进行设定。系统在正常生产前要进行对刀，以保证圆刀能够将所需要切割的材料切断，同时要求快速地进刀/退刀，当圆刀即将与材料接触时，圆刀满速切割。切割完毕，快速退刀。在这一要求下，我为客户设计了非常人性化的操作。启动前，在人机上设定好进刀速度、切割速度，然后手动进刀。手动进刀开始时进刀速度较快，送开手动进刀，圆刀快速退回。此时，系统自动记忆手动进刀运行的时间，并且将该段时间在人机上显示。当系统处于正常运行状态时，每次切割，圆刀都以设定的进刀速度快速接近被切割的材料，运行对刀前自动记忆的时间，时间一到遍以设定的切割速度进行慢速切割。操作简洁便利，更加人性化。

3.3 工艺控制流程

系统控制流程的顺序如下所述：首先夹头动作，夹头动作前，摇臂气缸首先要向上动作，上到限位后，夹头和顶针动作，将主轴顶紧并且夹住。然后主轴和圆刀才能启动进行切割。在自动运行过程中如果按全部停止，则主轴和圆刀停止运转，然后顶针退回，夹头送开，顶针退到位后，摇臂气缸向下，下到限位后停止。在连续运行完毕后，系统自动停止，并且自动将顶针退回，夹头松开。摇臂气缸向下到位。然后当重新换卷后，如果启动夹头，则切台自动复位到原点，并且摇臂向上到位，顶针顶到位，夹头夹紧主轴，便于整卷胶带切割完毕后，进行换卷时，方便使用人员的操作。　　

3.4 自动记忆功能

在整个自动切卷的过程中，如果出现任何故障或者操作人员手动停车，则系统记录当前执行到的模式号和已经完成了几次切割，如果故障处理完毕后再次启动，则按照停车前的模式继续切割。以上所述的是自动切割状态。

3.5 自动对刀功能

在手动状态下，为客户提供了自动对刀的功能。即在出现故障或前一次切割质量不高时，在停机的状态下，可以通过人机或操作面板上，按间接归位或间接前进按钮，切台自动以当前模式设定的宽度向后或向前移动一个宽度，达到自动对刀的功能。同时也提供手动对刀的功能。

3.6 关键技术设计

(1) 模式参数的设定及调用

利用PLC中连续的掉电保持区的数据记忆所有的模式参数（宽度设定、刀数设定），且在PLC中对应的地址都是双字。假如模式1中宽度设定对应PLC中的D500，则刀数设定对应PLC中的D502，则模式2中两个参数在PLC中对应的地址为D504、D506。所以可以利用变址来寻址。模式号的输入对应D570，则通过以下程序即可实现参数的调用之功能。

SUB D570 K1 D90
MUL D90 K4 D92
MOV D92 F2
ADD D92 K2 D160
MOV D160 F1
DMOV D500F2 D192 //设定宽度
MOV D500F1 D190 //设定刀数

(2) 长度计算

丝杆的导程10mm,电子齿轮比为2，伺服每10000脉冲/圈，伺服与丝杆同轴连接。宽度设定2位小数。因此可以推出设定的宽度与所需发送脉冲之间的关系如下：
所需脉冲=10000*设定宽度/100*电子齿轮比*导程=设定宽度*5

(3) 模式转换

当前已切割刀数以退刀到位为基准，每次加一。当已切割刀数与设定刀数相等时， 将模式自动加一。从而将运行参数自动转换成下一模式设定的参数。

(4) 通讯

主轴速度和圆刀的速度通过RS-485通讯，由PLC给定变频器。

4、系统调试

4.1系统调试

(1) 通过调试完成整个控制的逻辑部分。保证基本的逻辑动作无误。

(2) 将主轴和圆刀的频率部分的通讯程序调试成功。

(3) 用手动模式，使伺服以JOG的方式运行。

(4) 伺服参数设定：1-00：2；1-01：0；1-44：2；2-08：12；2-10：1；2-15：0；2-16：0；2-17：0；根据伺服具体的运行效果调整2-00；2-02；2-04；2-25；2-26；同时相应的调整1-08参数，以保证伺服在告诉运行时平缓一些，根据具体情况设定该参数。

(5) 判断伺服的运转方向，与要求一致。

(6) 将伺服驱动上的接地按要求接好，同时将变频器上的接地线与可靠大地连接。否则有可能因为变频器运行起来的干扰使伺服误动作。如果现场没有可靠的大地，相应的降低变频器的载波频率。如果电柜内有24V电源，可以考虑将变频器的接地线与开关电源的24V-相连，以降低干扰。

4.2 整机图片

图2 整机图片 图3 电控图片