6ES7253-1AA22-0XA0现货充足
1、引言
hxfa368型条并卷联合机在纺纱的整个过程中是个瓶颈环节，一旦出现问题，后边整个生产过程就无法进行，所以要求设备控制系统稳定、性能可靠、使用方便和自动化程度高等特点。该控制系统将可编程序控制器(plc)运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高和抗干扰能力强等特点与触摸屏操作简单、功能强大、界面友好直观的特点结合在一起使用，使该系统具有很好的人机交互功能，在生产应用中取得很好的效果。
2、工艺流程及硬件结构设计
hxfa368条并卷联合机主要由成卷部分、牵伸部分、电气控制柜组成，结构简洁紧凑，在纺织备中起着承上启下的作用，其部分工作流程见图1。
图1 工作流程图
系统采用中达电通公司dvp-60es00r主机和dvp32xp(扩展模块)系列可编程控制器作为中心控制单元，输入点数52点，输出点数40点，共计92点。操作显示单元选用中达电通公司dop-ae10thtd65536系列触摸屏，电机驱动选用中达电通公司vfd110b43a系列变频器控制。
在设备上共安装48个传感器和8个限位开关，其主要作用是负责各动作的定位、棉条有无的检测和脉冲信号的采样，传感器的输出信号都为开关量，以常开或常闭触点接入控制器的输入端子，选用24v直流电磁阀，直接用plc的各输出点驱动电磁阀。设备通过一个电机和10个气缸完成系统机电气一体化控制，达到了设备的工艺要求。
3、系统软件设计
系统设计软件流程图如图2所示。
图2 程序流程图
3.1 系统初始化
每套控制程序初始化都是必需的，每一次plc上电或对plc强制复位都要初始化，主要对在程序中使用的各种计数器、定时器、寄存器等进行复位和设置，同时保留上次运行需要记忆的各种数据，完成运行前的各项准备工作。
3.2 工作程序
工作程序由通信程序、计数程序和步进程序等组成，下面对各部分进行陈述。
通信程序采用modbus通信协议来完成plc与变频器之间数据的传输，modbus通信协议指令如下：
ld m1200
mov h86 d1120 设置通讯格式
set m1120 通讯格式保持
mov k100 d1129 通讯时间超时设定
ld m1129
set m1122 置位送信要求
ldp m1012
modrd k1 h2101 d40 将d40所存数据写入变频器地址h2101
ld m1127 接收完毕
rst m1127
、引言
切纸机械是印刷和包装行业的常用的设备，外形如图1所示。切纸机完成的基本动作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心是一个单轴定位控制。这次改造的切纸机是由单片机加编码器，变频器及刹车控制，当接收编码器的脉冲信号达到设定值后，单片机系统输出信号，令变频器停机，同时电磁刹车制动，从而实现定位。该系统陈旧，定位精度低，器件老化，故障频率高，给生产造成很大影响。通过我们用丰炜plc+海泰克触摸屏+东元伺服对该系统进行改造，不仅提高了系统的精度，稳定性，还增加了一些新功能，使操作更加简单明了，取得了满意的效果。
图1 切纸机械设备外形图
2、切纸工艺
切纸机裁切工艺过程如图2所示，当推纸器将待切材料jingque地推送到指定位置后，由工作人员经按钮发出裁切指令，使压纸器将材料压紧，延时1-4秒后，锁刀电磁铁自动获电，打开保险栓，同时气垫停止供气，刀床开始下移进行裁切，裁切完毕，刀床自动返回高位置，保险栓锁住，裁切过程结束。
图2 切纸工艺
在工艺上，压纸器将材料压紧延时的时间简称刀压差，应视不同的裁切材料自由设定，如裁切瓦楞纸，刀压差应小于1秒，裁切牛皮纸可设定2-3秒。另外，为使纸张在平台上轻便移动，在工作台面上设置了数百个微小的喷气孔，由气泵电机带动气泵供气，使平台上形成一个气垫，以便厚重的纸张移动。但是在压纸器压纸时，气垫应暂停工作。在刀床安全保护方面主要采用了锁刀电磁铁，由它控制机械保险栓，使刀床停止裁切时处于锁定状态。在裁切工作台两侧还设置了红外光栏保护器，它不受日光和灯光的干扰，在裁切时，当手或者其他物品进入刀床前方的危险区时，遮挡了红外光线，则刀床急速停刀，实现了安全保护。
3、自动化系统设计
3.1 系统设计
人机界面由上海泰克hitech pws5600s触摸屏构成。plc选用丰炜vb1-32mt-d。伺服控制选用東元tsta20c控制器。原系统由单片机加编码器，变频器及刹车控制，当接收编码器的脉冲信号达到设定值后，单片机系统输出信号，令变频器停机，同时电磁刹车制动，从而实现定位。现我们采用丰炜vb1系列plc和东元的伺服配合再加触摸屏来取代原系统。
丰炜vb1系列plc是专为高速输入及定位控制应用而设计的plc。其具有两个硬体高速计数器不但计数频率高达ab相200khz，而且具备硬体比较中断功能，可完成精密之定位控制。在速位控制方面，vb1-plc提供了4点高速脉冲输出，可同时执行4个独立轴的定位控制。其中，y0及y1输出点可输出20khz脉冲，y2及y3输出点可输出高达200khz的脉冲。在多轴定位控制之应用场合可发挥高之经济效益。在该系统中我们主要是用到其高速的脉冲输出及便利的定位指令。基于plc技术的自动化切纸显示操作界面如图3所示。
图3 切纸机显示操作界面
3.2 系统特点
该系统使用丰炜plc+东元伺服+海泰克触摸屏改造后的优点：
(1) 该系统使用丰炜plc+东元伺服，采用高200khz脉冲加方向的控制方式，比之前编码器加变频的方式精度更高，控制更灵活，现在系统定位精度为mm，定位速度150mm/s。
(2) 该系统利用丰炜plc定位指令的现在值寄存器实现全程的位置定位及显示，使定位寻址及显示更加准确方便。
(3) 该系统手动状态时，利用vb1系列定位和相对定位指令，既可以直接指定切断长度，也可以直接设定相对的位移量，或者直接任意速度点动。
(4) 为确保精度，消除丝杠，皮带等的机械误差，该系统增加追差功能，即系统反向定位时多移动一个追差量，然后再正向移动相同追差量，以便消除间隙等机械误差。
(5) 因客户其他相同机型可能选用不同导程的丝杠，需要该程序可以进行不同导程丝杠的切换。利用东元伺服驱动器可以设置多组电子齿轮比，通过多功能输入接点进行切换，省去了通过程序计算转换的麻烦。
(6) 利用海泰克触摸屏的配方功能，可以将常用的工作位置流程存储，在今后的工作中可以直接调用设定好的工作流程，一步步进行裁切，更方便客户的使用。
4、结束语
利用丰炜plc+东元伺服+海泰克触摸屏对切纸机系统进行改造后，使切纸机系统的工作精度及工作效率大大提高，工作正常可靠。从运行结果看，完全达到了预先设计的要求，取得了令人满意的效果，增强客户对罗升企业一站式服务的信心
1、引言
桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺，设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。但在实际使用中，结构开裂仍时有发生。究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面。由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，因此，电气控制上采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。
2、桥式起重机的工艺要求
2.1 桥式起重机的主要技术参数
(1) 起重机：15/3t
(2) 工作速度：
●起升速度：8～20m/min；
●小车速度：30～50m/min；
●大车速度：80～120m/min。
2.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求
为了提高起重机的生产率和生产安全，对起重机提升机构电力拖动自动控制提出如下要求：
(1) 具有合适的升降速度，空钩能快速升降，轻载提升速度应大于额定负载的提升速度。
(2) 具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为3:1，对要求较高的起重机，调速范围可达(5～10):1。
(3) 适当的低速区，提升重物开始或下降重物到预定位置附近，都需要低速。为此，在30%额定速度内应分成几档，以便灵活操作。高速向低速过渡应逐级减速，保持稳定运行。
(4) 提升的档为预备档，用以消除传动间隙，将钢丝张紧，避免过大的机械冲击。但预备级的起动转矩不能大，一般限制在额定转矩的一半以下。
(5) 负载放下时，依据负载大小，拖动电动机可以是电机状态、倒拉反接制动状态与再生发电制动状态。
(6) 为了安全，有机械抱闸的机械制动，以减轻机械抱闸的负担。不允许只有电气制动而无机械制动，不然发生电源事故停电时，在无制动力矩作用下，重物将自由下落，造成设备或人身事故。
大车运行机构与小车运行机构对电力拖动自动控制的要求比较简单，只要有一定的调速范围，分几档进行控制即可。为实现准确停车，应采取制动停车。
2.3 起重机数字化控制系统的简述
该系统通过主令控制器给定plc的速度信号来对整个系统进行调速，桥式起重机大车、小车、主钩、副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，所以整个系统有5台电动机，4台变频器，并由1台plc分别加以控制。
可编程序控制器：完成系统逻辑控制部分控制电动机的正、反转调速等控制信号进入plc，plc经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的核心。
变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。
制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
3、系统设备的选用
3.1 电机的选择
起重机提升和运行机构的调速比一般不大于1:20，且为断续工作制，通常接电持续在60%以上，负载多为大惯量系统。严格意义上的变频电机，转动惯量较小，响应速度较快，可工作在比额定转速高出很多的工况条件下，这些特性均非起重机的特定要求。普通电机与变频电机在不连续工作状态下特性基本一致；在连续工作时考虑到冷却效果限制了普通电机转矩应用值，普通电机仅在连续工作时的变频驱动特性比变频电机稍差。
普通变频器在调度比为1:20的范围内确保起重机上普通电机有150％的过载力矩值。此外起重机电机多用于大惯量短时工作制，通常不工作时间大于或略小于工作时间。电机在起动过程中可承受2.5倍额定电流值，因此高频引起的1.1倍电流值可不予考虑。但若电机要求在整个工作周期内在大于1:4的速比下持续运行则必须采用风冷式电机。
作为提升机构的电机选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大的变频用电机。目前，国外以四极电机作变频电机极数。电机功率为：
式中p——功率，kw；
w——额定起重量(小幅度时)＋吊钓重量＋钢丝绳重量，n；
v——提开速度，m/s；
η——机械效率。
用变频器驱动异步电动机时，由于变频器的换向冲击电压及开关元件瞬间的开闭而产生冲击电压(浪涌电压)引起电机绝缘恶化，对电压型pwm变频器应尽量缩短变频器与电机间接线距离或者考虑加入阻尼回路(滤波器)。
电动机功率的选择，必须根据生产的需求来决定。一般来说，起重机用电动机比一般工业生产机械所用的电动机的功率大10%左右。
电动机的选择取决于下面两个主要条件：
(1) 发热。电动机在工作时，一方面将电能转变为机械能而作功，另一方面由于电动机绕组本身的阻抗要消耗一部分电能转变成热能，使电动机的温度升高。电动机由于受体积结构等的限制，内部绝缘材料的耐热能力很差，极易造成老化。当温度超过电动机所允许的限度时，绝缘能力被破坏，电动机将烧毁。电动机铭牌上都规定有电动机的温升，它指的是电动机在额定负载下运行时，定子发热后的允许温升与周围环境温度之差。
(2) 过载能力。各种电动机都有一定的过载能力。交流电动的过载能力tm是大转矩m与额定转矩mc的比值，即一般起重机用的交流异步电动机的过载能力为2.5～3.3。交流电动机的过载能力为：
式中，imax——电动机允许的大电流值；
ic——电动机的额定电流值。
各种电动机的过载能力可从设计手册中查得。
电动机因过载而发生温升需要有一段时间，从发热方面来说，容许有短时的过载。但就过载能力而言，即使在很短时间内也是允许的。所以发热和过载能力必须同时考虑。
桥式起重机的电气传动系统有大车电动机两台、小车动机一台、15吨大钩、3吨小钩提升电动机各一台，这次设计总的思路是用4台变额器来控制5台电机。根据分析计算后电机的基本选型见表1。
表1 电机的选择
3.2 plc的选型
3.2.1 在选择plc时的注意要点
(1) 根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度；
(2) 对i/o点数和i/o点的类型(数字量、模拟量等)统计；
(3) 适当进行内存容量估计的基础上，确定留有适当的余量而不浪费资源的机型(小、中、大形机器)；
(4) 结合市场情况，考察plc生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的plc机型。在plc实际应用中，是以其为控制核心组成电气控制系统，实现对生产、工业过程的控制。
3.2.2 选型时的注意事项
(1) 在plc选型时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。
(2) plc输入/输出点确定：i/o点数选择时要留出10%～15%的余量。
(3) plc储存容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量选择大一些。
(4) 储存时间、维持时间：一般储存期保持1～3年(与使用次数有关)。若要长期或断电保持应选用eeprom储存(不需备用电源)，也可选外用储存卡盒。
(5) plc的扩展：可通过增加扩展模块，扩展单元与主单元连接的方式。扩展模块有输入单元、输出单元，输入/输出一体单元。扩展部分超出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给予支持。
(6) plc的联网：plc的联网方式分为plc与计算机联网和plc之间互联网两种。与计算机联网可通过rs-232c接口直接连接，rs-422+rs-232c。一台计算机与多台plc联网，可通过采用通讯处理器，网络适配器等方式进行连接，连接介质为双绞线或光缆；plc之间互联时可通过专用通讯电缆直接连接，通讯板卡或模块+数据线连接等方式。
(7) 不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏plc。
(8) 充分合理利用软、硬件资源。
(9) 不参与控制循环前已经投入的指令可不接入plc。
(10) 多重指令空闲等待一个任务时，可在plc外部将它们并联后再接入一个输入点。
(11) 尽量利用plc内部功能软件，充分调用中间状态，使程序具有完整连贯性，易于开发。同时也能减少硬件投入，降低成本。
(12) 条件允许的情况下好独立每一路输出，便于控制和检查，也保护其它输出回路；当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控。
(13) 输出若为正/反向控制的负载，不仅要从plc内部程序上联锁，并要在plc外部采取措施，防止负载在两方向动作。
(14) plc紧急停止应使用外部开关切断，以确保安全。
3.2.3 plc型号的确定
本设计应用了德国西门子公司simatic s7-300系列的plc进行控制。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。设计中应用的i/o端子数分别是：输入点数为56个，输出点数为39个；根据要求选用的模块如表2所示。
表2 plc模块的型号
3.3 主令控制器的选用
主令控制器主要用于要求按一定顺序频繁操纵的控制线路中，如绕线电动机按顺序切除转子附加电阻，也可实现与其它控制线路联锁、转换的目的。它的结构与转换开关有些类似，也是通过手柄操作凸轮，使触点按规定的接通表闭合或断开电路，但其触点对数较多。主令控制器的触点没有灭弧装置，使触点分断能力只比按钮稍大。
有触点的主令控制器有两种：一种是凸轮可以调整，另一种是凸轮不能调整。有触点的主令控制器，对电路输出的是开关量主令信号；无触点的主令控制器(又称无级主令控制器)，对电路输出的是模拟量主令信号；无触点主令控制器的内部是一个自整角机，其转子由操作手柄带动。
本系统选用的主令控制器的型号是lk5-052/2-1003。特点：lk5系列主令控制器适用于交流50hz电压至380v及直流电压至440v的电路中，主要用于各类型电力驱动装置的遥远控制，可以控制需要较多控制电路的联锁与转换装置，适合于频繁操作任务。但它不适用于有化学活跃性，易燃气体及充满灰尘以及非常潮湿的场所。它的手柄在各操作位置时，各触点闭合或断开情况用表3来表示，表中“ⅹ”处代表触点在该位置上闭合，空格代表触点处于断开状态。
表3 主令控制器触点接通表(lk5-052/2-1003型)
4、结束语
桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损、启动性能好等优点。
本文主要研究的是起重机数字化控制系统的设计，通过用主令控制器给定plc控制信号，该信号分别控制大车、小车、主钩、副钩的速度档和行走方向，从而控制电机的方向和转速，在变频器的输入端设定3个速度信号端子，然后通过plc编程控制来实现。
采用plc来控制，具有可靠和灵活的切换逻辑功能。plc与变频器两者的结合应用于桥式起重机控制系统中，具有很好的实用价值和显著的经济效益。
1、引言
洁净室中央空调监控系统广泛应用于医疗、生物、试验室、电子、温室、办公大楼等场合，以监控其室内的温度、相对湿度、相对大气压、风量、尘、菌及有害气体的浓度等相关参数及指标。早期中央空调的控制设备多为就地式专用控制器或ddc控制器，控制功能简单、不易联网及信息集成度不高等缺点。随着计算机技术、控制技术和网络技术的发展，现在的中央空调系统都倾向于采用先进、实用、可靠的可编程控制器(plc)来进行控制。提高中央空调系统的经济性、可靠性及可维护性。
2、工程概述及电气控制要求
本工程应用于大型生物制药公司的生产车间及温室。生产车间按功能分为12个(p2洁净等级9个，p3洁净等级2个，共公水系统1个)， 温室4个。考虑到各个生产车间的电气室在地理位置上分布较散，为便于布线及维护，要求每个生产车间均用一套独立的plc控制系统。每个生产车间的运行参数及实时数据要在本地及中央控制室中设定与读取。每个温室的运行参数及实时数据要在本地及中央控制室中设定与读取。p2、 p3洁净等级的12个系统均可设定控制温度、湿度、负压；4个温室可设定控制温度、湿度。两个p3洁净等级的系统需具备两个或以上的本地数据设定与监控；控制系统要求节能。
3、用haiwell(海为)plc的实现方法
因各个系统的位置较远，为便于布线及安装，每个生产车间(电气控制室)使用1台海为plc；负责对现象各种信号的采集与处理，同时据设定的各种工作参数对现场的执行机构(如电机、阀门、泵等)进行输出控制，以达到指定的控制效果。
为实现可在本地设定及读取数据，每台plc主机挂一个人机界面，两者之间用rs-232或rs-485相联进行通讯；4个温室因信号输入输出比较简单，只有模拟量的输入(温度与湿度的实时值)与输出(风阀的比例调节)，考虑到相对距离较远，为节省成本，选用海为plc的模拟量扩展模块作为远程io，用rs-485通讯连接方式与之相近的plc主机相联接(或直接与上位机相连)，通过plc主机以通讯方式将当前实时数据读出及控制远程模块模拟量输出给执行机构。
对于两个p3洁净等级的系统因需具备两个或以上的本地数据设定与监控，所以将两个人机界面以rs-485连接方式组成一个rs-485网(一台人机界面作为主站，其余的作为从站)，作为主站的人机界面与haiwell(海为)plc主机的rs-232(com1)口或扩展通讯模块进行通讯，以达到多个本地设定与监控的目的；在本系统中，要达到节能的效果，除在工艺控制上进行合理的处理外，在系统硬件配置上，风机、泵的驱动执行机构可采用变频器。
变频器的开关可用plc的do进行控制，而其运转的频率可用haiwell(海为)plc的模拟量输出信号或直接用plc与变频器通讯的方式进行控制；因各个车间的电气控制室(plc)相距较远，且距中央监控室距离很远，各个plc主机通过rs-485的组成一个rs-485子网与位于中央监控室的计算机(上位机)进行通讯，达到从远程对各个控制系统进行监视与控制的目的。
控制系统架构示如图1所示。
图1 海为plc空调控制系统架构
4、通讯方面的编程
从上面的示意图可看出，plc所涉及到的通讯比较多：plc即要与人机界面、变频器、远程io通讯，还要与远程上位机进行通讯，每种设备的通讯还要非常即时，否则将影响实际控制的效果，对于此类控制系统，plc的通讯能力及对通讯方面编程的方便性是至关重要的。
4.1 plc与人机界面或上位机的通讯
haiwell(海为) plc与人机界面或上位机的通讯实现(rs232或rs485)：因海为的每种机型的plc主机、扩展通讯模块、模拟量扩展模块均内置有modbus rtu/ascii协议，所以只要利用相应人机界面的界面编程软件编写要进行监控的画面及数据(在该数据的属性定义窗口中填写plc寄存器或位相应modbus通讯地址)后，下载到人机界面中运行，即可实现plc与人机界面的通讯，而无需对plc进行编程。
4.2 plc与变频器的通讯
haiwell(海为)plc与变频器实现、远程io的通讯实现：因海为plc作为主站，所以要在程序中编写通讯的控制程序。实现起来很简单，只要利用一两条modr和modw指令即可实现，象什么通讯中断、通讯标志位、优先级、数据的收发等，属于通讯底层而又难于理解与掌控的东西全由haiwell plc自己统一处理与完成操作，编程人员只要关心发送前的数据准备及接收到数据后从接收数据的寄存器中取出数据进行处理，大大降低了编程与调试的难度，提高编程效应，简化了程序；现就与台达变频通讯加以说明，通讯程序如图2所示。
图2 plc与变频器通讯程序
haiwell(海为)plc模拟量扩展模块与上位机的通讯实现：haiwell(海为)plc模拟量扩展模块也与haiwell plc主机一样，内置有modbusrtu/ascii通讯协议，上位机作为主站，模拟量扩展模块作为从站，不需要对模块进行其它的程序处理。
5、结束语
利用haiwell(海为)plc便利的通信功能及强大的通讯扩展能力(一台plc大可达5个通讯端口，每个通讯端口均可用于编程与联网通讯监控)，轻易、经济的实现了与各种外部设备的通讯(计算机、变频器、人机界面、远程io模块)，使生产过程中的数据能快速实时地传送到本地或远程监控中心，实现了信息的集中处理与分散控制及数据的共享。
利用haiwell(海为)可编程控制器(plc)的模拟量扩展模块的串行连接功能，可作为远程io，对模拟量的采集量与控出量要求很多的情况，轻板实现无限制点的扩展，极大地提高了控制系统的配置灵活度及日后的控制扩展能力，减少了模拟量信号的布线量，同时也减小了因模拟量信号线过长带来的干扰问题，节省工程投资成本。
