西门子CPU模块6ES7511-1CK01-0AB0技术参数

隧道式灭菌干燥箱是制药行业用于玻璃容器进行灭菌干燥工艺的配套设备。在设计上吸取了国内外同类产品的**经验与技术，克服了我国目前生产的同类设备体积大、生产能力低、保温性能差、净化效果不良等缺点，适用于制药厂经清洗后的抗生素玻璃瓶、安瓿、黄圆瓶等玻璃容器的灭菌干燥箱的工艺过程。

2 工艺自动化设计

2.1 工艺描述

隧道式灭菌干燥箱主要由输送网带、加热箱体、净化装置、冷却排风装置、冷却箱体、电加热器、机械传动机构和电气控制系统等组成。

经超声波清洗设备清洗后的抗生素玻璃瓶、安瓿、黄圆瓶等玻璃容器通过传送装置运送至隧道式灭菌干燥箱的入口，通过输送网带的循环带动，将玻璃容器在经过预热、灭菌、保温三段加热区进行杀毒灭菌后，运送至下一级设备。

2.2 控制内容及功能要求

（1）手动启动。在自动启动按钮没有按下时为手动状态，此时，排风、冷却、进瓶、网带、保温、灭菌、预热按钮均可单独启动停止。超声清洗按钮在有水状态下即可启动，与自动/手动状态无关。无水状态下启动，会提示系统缺水故障。

（2）自动启动。按下自动启动按钮后为自动状态，冷却风机启动，延时设定时间后，进瓶风机启动，延时设定时间后，排风风机启动，延时设定时间后，预热加热启动，延时设定时间后，灭菌加热启动，延时设定时间后，保温加热启动，当预热、灭菌、保温三个温度同时大于三个温度设定下限时，网带电机启动，频率按网带电机速度下限设定频率运行，当三个温度均达到设定温度 + -15度时，网带电机按设定频率运行。

（3）急停控制。在运行过程中，当按下急停时，仅停止网带电机，松开急停时，网带电机继续运行。急停为常开点。

（4）自动停止。运行过程中，按下自动停止按钮后，仅停止网带电机，预热、灭菌、保温需手动停止，当三个温度都小于自动停止温度下限时，可手动停止排风、冷却、进瓶电机，否则不能停止。需再次自动启动时，按下自动启动按钮，系统按第3步自动运行。

（5）自动诊断报警。当自动运行启动后，如果三个加热在经过加热温度判断时间后，仍不能达到设定温度下限时，系统会提示报警；当排风温度一直大于排风温度上限，经过排风温度判断时间后，系统会提示报警；温度补偿为环境温度与传感器检测温度不一致时对温度传感器的补偿。补偿温度为-50度――50度之间。触摸屏上显示温度低显示温度为-50度，小于-50度时，显示会出现大于500的数据，同时温度控制器DTC提示出错，ERROR红灯亮。

（6）自动记录。温度曲线5分钟记录一次温度变化值，大记录为15000次，当大于15000次后，新的记录会覆盖早产生的数据，依次类推，数据曲线断电保持。

2.2.10 预热、灭菌、保温三个温度显示的当前值小于设定温度下限或大于设定温度上限时，系统会提示超限错误，同时在启动按钮的上面会显示桔红色的指示灯，提示超限。棉紡工程中的并条过程是现代纺纱技术提升纺纱质量的关键工艺。并条工艺输入的原料是来自前端梳棉工艺段的具有纱条初级形态的“生条”，并条工艺成品是经过并和、牵引、混合、成条四项工艺处理过的“熟条”。“熟条”通常经过盘条后由送交后端粗纱机。机电一体化并条机的关鍵技术是解决并条速度与并条质量的矛盾，又好又快的加工“生条”。

本项目研发的自动化高速並條机主要应用于76mm以下精梳、普梳棉、化纤和混纺工艺的併合牽伸，以提高棉條長片段均勻度及纤维的伸直平行，使不同品質的纤維在棉條中的混合更均勻。一般用于精梳机后一道工序，具有較好的熟條質量，尤其是表现在降低重量不勻率，改善条干CV（混合均匀度）值等方面均有明显效果，其質量指標達到或者优于相關国标要求，对后续粗纱机、细纱机与自动络筒机的成纱品质带来很大帮助。

2 工艺原理

并条工艺简要概括为并和、牵引、混合、成条4项功能。由于梳棉机生产的生条不匀率很大,纤维排列紊乱,直接纺成细纱质量很差,通过上述步骤有效改善条干均匀度即纤维状态。

并合。将6-8根棉条并合喂入并條机制成一根棉条

牵伸。将棉条拉长拉细到原来程度同时改变纤维状态,可以有效地控制熟条定量

混合。用反复混合的方法进一步实现单纤维的混合,保证棉条的成分均匀,稳定成纱质量

成条。将制成棉条利用圈条盘有规则地放在棉条桶内,便于搬运,供下道工序使用

3 项目设计

3.1 设计概述

目前国产新型高速並條機設計速度一般在600-800m／min或以上，實開車速度多在360-420m／min,国产新型高速並條機目前大多为双眼出条，少数采用单眼结构但是多用于配置瑞士乌斯特自调匀整系统的机型。 新型高速并条机做了较大电气的变化，取消了原来一些机械结构，使用大量的电气控制，使机器性能大幅提高，

双眼输出；适纺纤维22－76mm；高机械速度800m／min；采用开环控制的自调匀整系统，实现短片段的自调匀整，可改善棉条的不匀率和条干CV％值，加工出优质纱条；大量采用同步带传动，实现“无间隙”传动，噪声低，稳定牵伸，降低出条不匀；左右眼除自动换筒外其余均单独传动，可消除对牵伸传动的干扰；三上三下附导向皮辊压力棒双区曲线牵伸，上清洁采用回转绒布带或浮动金属棒、下清洁采用往复摆动式丁腈刮圈清洁装置；加压有气动加压和弹簧加压两种方式由用户选用，气体加压压力可调节；运用了可编程序控制器（PLC）、触摸屏显示、变频调速等技术，预留中央网络接口，可实现故障远程诊断；主电机变频调速，可实现平稳启动，加减速时间可调，自选佳起动状态；液晶触摸屏显示实现人机对话，有中英文两种方式任选；加压摇架起落由气缸完成，按钮操作，圈条、前区、后区和导条四大张力牵伸均可实现多级调节，且无键连接，提高了适纺性能；吸风、上、下各由单独气管与吸棉箱联接，棉箱内自动拨落棉，保持吸风均匀，不会因落棉积聚过厚而影响吸风效果；具备自动剥棉、自动释压、自动换筒、自动润滑等功能 ，免去工艺变换轮，维护操作简单方便；自动换筒设有积极式断条机构，功能可靠；关键零件加工工艺**，采用高精度是高质量熟条的保证；产品外型新颖美观。

4基于台达机电一体化技术的高速并条机

新型高速并条机采用全系列台达机电一体化技术实现单一自动化平台工艺控制过程。控制系统框图如图2所示。项目由DVP60ES00R2型PLC负责控制全机的运行,同时配备DOPA57GSTD或者DOPAS57BSTD型号触摸屏,PLC与触摸屏之间采用RS232方式通讯,运用中文与图形符号显示产量.条速.转速.定长.班次等参数,并对出现的故障进行实时显示,使控制更加人性化,即利于全机的操作,也方便了管理，而PLC与伺服驱动器以及E系列变频器之间通过MODBUSRS485方式实现数据交换和通讯控制

本机主传动即一罗拉采用台达VFD055E43A型变频器驱动变频电机,通过台达ES3-06CG6941型光学编码器将转速信号送到后级台达ASDA1521MA型伺服驱动装置,由伺服电机驱动二三罗拉运行,其中伺服接受编码器脉冲信号由PLC依据标准定量与检测定量的差值运算结果后通过MODBUS总线方式发出指令改变伺服电子齿轮比,从而达到动态改变牵伸比的目的,直到检测定量符合国标工艺要求。

项目实现以前的机型基于单板机控制，数码管显示，系统操作界面麻烦，电控系统的稳定性导致经常更换电路板。现在把臺達的人機界面,ES系列可編程控制器,變頻器与伺服驱动器,編碼器等应用在並條機控制上大幅度提高了机器的可靠性, 因为不再需要先前的轻重牙齿轮机械装置，只需动态改变伺服电子齿轮比即可实现总牵伸倍数的改变，从而使得机器系统简洁可靠，操作维护简便,在变更生条种类时牵伸倍数由机器自适应调整,体現了在OEM设备上台达产品整合的优勢, 貯存和顯示內容廣泛，自調勻整，張力控制，轻松实现班产/总产量自动统计，数据掉电保存等系統功能。

5 结束语

该纺机厂该机型自从2007年5月份在江苏江阴宇华化纤有限公司试用成功以来，由于产品良好的性价比在国内诸如福建金源纺织/四川天娇纺织/荆门纺织等多家纺织企业进行大量的推广应用，截至如今已有120多台套机器投入商用，产品受到纱厂欢迎，市场反映良好，为纺机厂带来了显著的经济效益。

1 引言

1.1 什么是熔融法制样

X荧光光谱仪是矿物成份分析化学领域重要的分析研究工具。 X荧光光谱仪根据制得的物质样片来实现荧光光谱成份分析。因此样片制备成为分析的基础。熔融法制样（fusion）是用来描述将分析物溶解在融化的助溶剂中以便形成更容易分析的化合物的通用技术名词。

由于大多数熔融过程所产生的化合物都可以在选定的某一种溶剂中溶解。因此熔样设备成为熔融法制样片设备中佳选择，是世界上快的熔融法制样设备,能达到X荧光光谱仪分析的被测矿样片无气泡,样品平整、光洁、一致性、重现性好的要求。

高频感应电加热熔样设备的具有有环保、节能、安全、工件表面光滑、无氧化层等多方面优势。与过去的真空管高频设备相比电源效率高，降低生产成本，节能、节水40-50%，与可控硅中频炉相比节能10-30%。

1.2高频熔样设备应用范围

（1）矿业：矿石、精矿、粉尘、金属氧化膜、炉 渣等。
（2）窑业：水泥、石灰石、白云石、玻璃、石英、粘土、耐火材料等。
（3）钢铁工业：铁矿石、煤、转炉、高炉、电炉渣等。
（4）有色工业：氧化铝、铝土矿、铜矿等。
（5）化学工业：催化剂、聚合物等。
（6）地质土壤：岩石、土壤。

2 系统设计

2.1 方案分析

原来的系统采用单片机实现自动控制，由于单片机控制系统的调试特别是修改程序困难，使得设备运行故障率高维护便。随着自动化技术的飞速发展,可编程序控制器与人机界面等现代自动化技术已非常成熟，新型自动化技术具有编程灵活，调试方便，抗干扰能力强，后期服务产业化等特点，用可编程序控制器取代原来的单片机控制已大势所趋。因此提出自动化系统集成解决方案对熔融法制样设备的自动化进行升级换代，用更可靠的系统来代替原有的系统，以提高产品的灵活性、稳定性和可靠性，降低产品的维护成本。

2.2 系统配置

由于考虑到产品的高性价比和对温度进行模糊控制的功能需要，高频熔样设备电器控制全部选用台达的机电产品，配置如下：

（1）PLC:DVP32EH00R。32点（16点输入+16点输出）PLC主机，16KSteps的程序内存，具有定位脉冲输出、数据运算、万年历、PID控制、PTC温度模糊控制等功能。
(2) PLC扩展单元：DVP06XA-H。4点输入+2点模拟量输出扩展模块。
(3) 触摸屏人机界面DOP-A57CSTD（5.7寸256色LCD显示）。

2.3 工作原理及功能实现

高频熔样设备的工作原理：感应加热是由感应加热设备输出高频电流，通过感应圈产生交变磁场，它能贯穿放在感应圈中的工件而形成涡流，并使工件迅速加热。感应加热系统由高频电源(高频发生器)、导线、变压器、感应器组成。其工作步骤是：

（1）由高频电源把普通电源( 220v/50hz)变成高压高频低电流输出。
（2）通过变压器把高压、高频低电流变成低压高频大电流。
（3）感应器通过低压高频大电流后在感应器周围形成较强的高频磁场。一般电流越

大.磁场强度越高。

矿物的加热温度由触摸屏上进行设定，矿物的实际温度由红外线检测仪进行非接触式检测，经过可编程序控制器内的温度模糊控制运算，输出信号给感应加热系统，达到温度稳定控制

（1）S1：目标值(SV)。S1 范围限制为1~5,000，其表示数值为0.1°~500°，小单位为0.1, 若 S3 +1指定为K0，则其表示为0.1℃~500℃。

（2）S2：当前测量值(PV)。S2 范围限制为1~5,000，其表示数值为0.1°~500°，小单位为0.1°，若 S3 +1，指定bit0=0，则其表示为0.1℃~500℃；因此使用者由温度传感器得到模拟转数字的数值时，须自行搭配四则运算指令转换为1~5,000 之间的数值。

（3）S3：取样时间的设置。

（4）D：输出值(MV)。D 显示范围为0~(取样时间*100)的数值。

2.5 高频感应加热设备抗干扰设计

由于熔样设备会产生高频磁场，会对周围的电器设备产生电磁干扰，作为PLC的信号线和人机界面的通讯线容易受到干扰，所以，必须作好抗干扰措施。

(1)静电耦合干扰：指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势。措施：加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径40倍以上时，干扰程度就不大明显。在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地。

(2)静电感应干扰：指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。措施：一般将控制电缆与主回路电缆或其它动力电缆分离铺设，分离距离通常在30cm以上（低为10cm），分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。将控制导体绞合，绞合间距越小，铺设的路线越短，抗干扰效果越好。

(3)电波干扰：指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。措施：将感应电源放入铁箱内进行电波屏蔽，屏蔽用的铁箱要接地。尽量缩短人机到PLC通讯线的长度，用屏蔽线进行抗干扰。

(4)电源线传导干扰：指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其它设备在电源系统直接产生电势。措施：感应电源的控制电源由另外系统供电；在控制电源的输入侧装设线路滤波器；装设绝缘变压器，且屏蔽接地。

3 结束语

经过设备调试，各项性能均达到客户的工艺要求，比照单片机为控制系统的熔样设备市场销量，随着自动化要求越来越高的情况下，PLC和人机界面为控制系统的熔样设备将成为未来的主流熔样设备自动化技术。

 主辅传动

（1）驱动部分采用1台30KW高压伺服系统控制工作平台的旋转，2台1.6KW大惯量伺服系统控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给。
（2）传动部分采用减速机和滚珠丝杠加滑块传动，水平（X轴）方向10um/20 pulse、垂直（Z轴）方向10um/30 pulse。

2.2 控制要求

（1）通过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的点动（点动速度通过手调电位器控制）。
（2）过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向变速移动（移动速度通过手调电位器控制），可以随时中止，且不影响下一动作。
（3）原点复归功能。
（4）手摇轮可以迅速且准确的实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向进给，单步小进给10um，进给速度与手摇轮转动速度一致。
（5)轮控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3个速度，既可用于单步定位，又可用于快速移动，方便用户操作。

3 台达数控解决方案

3.1 配置设计

根据系统分析，选用台达EH 系列高性能PLC作为主控单元。DVP 32EH00T（32点200Khz高速输出型主机） + DVP 48HP00R（48点继电器扩充24D＋I24DO） + DVP 04AD-H（4点AI扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充）。 其中DVP 32EH00T主机可输出200K开基极脉冲信号，用于控制工作平台旋转的30KW 380V高压伺服；2个DVP 01PU-H单轴定位模块分别用于控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给；DVP 04AD-H模拟量采集模块用于检测2路电位器调节的电压值作为设定的工作速度。

3.2 主机简介

DELTA EH PLC，程序容量15872 steps，处理速度0.24us，输入/输出点数大各256个，可扩展8个功能模块，自带双通讯口（可扩COM3）采用MODBUS协议，Easy bbbb功能可方便实现集联，自带4路高速脉冲输入（高2路达200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T机型支持双路200K脉冲输出。是一款功能强大的PLC主机。3.3 模拟量采集模块简介

DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块，既可以单独使用，通过RS485通讯远程控制，也可以作为EH PLC的功能扩展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，响应速度快。

3.4 伺服定位模块简介

DVP 01PU-H单轴定位模块，是一款非常实用的速度/位置控制模块，专门用于步进和伺服系统的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H单轴定位模块使用简便、功能完善、响应速度快、价格合理。不仅可接受LSN/LSP/DOG等开关量信号，还可接受200K的A/B相脉冲信号（差动或5-24V开基极）作为手摇轮MPG脉冲输入，可输出200K差动脉冲信号（支持正负脉冲、脉冲加方向、AB相信号），支持电子齿轮比。运行命令（#CR31）提供软件START、软件STOP、点动JOG及原点复归功能的使用。工作模式设定能够实现速度控制、定位控制、手摇轮MPG输入等多种功能。

4 软件开发

该数控车床重要的控制要求是准确的位置控制、变速度控制和快速的响应速度。使用了三个功能模块，主要功能全部通过PLC模块来实现，全部程序不足1000steps。

4.1 开发要点

由于大量使用FROM/TO语句，使用时需注意以下几点：

（1）为了控制程序扫描时间，建议规划使用FROM/TO语句。
模块功能和状态的初始化语句，只需开机时执行一次，建议采用M1002作为执行条件；需要不断刷新和调整的采样或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作为执行条件定期执行。
其他需条件满足才执行的语句，建议采用TOP语句，或以相关条件的上升/下降沿作为执行条件。终的目的是减少执行次数，缩短程序扫描时间。

（2）为避免开始运行时由于初始化内容过多而导致PLC报警，请将D1000中的WDT时间延长。

（3）DTO语句的每批次写入双字节，如果结尾为Kn，则表示写入n个双字节数。

4.2 模入模块编程

DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块。各路数据采集程序