6ES7212-1BB23-0XB8详细解读

 在木工机械中，例如木工带锯机，往往通过PLC或单片机来控制送料部分进行自动运行。由于单片机控制系统的抗干扰能力差，容易产生误动作和误数据，使操作人员判断错误，从而误操作。而PLC具备良好的抗干扰性和通用性，从而解决了这一问题。

1  木工带锯机的工作原理

    用来锯切原木或成材的木工机床分为木工带锯机﹑木工圆锯机和木工框锯机等。所谓木工带锯机是环状带锯条张紧在两个锯轮上，环状带锯条由电动机通过锯轮带动，作连续切削运动。木料的进给可以采用手动，也可以采用跑车或滚筒进行自动进给。按照用途分类，带锯机可以分为锯切原木的跑车带锯机和剖分板材或方材的再剖带锯机。
    本项目所使用的带锯机为跑车带锯机。所谓跑车，是指夹持原木向带锯条作进给运动的送材车。PLC需要完成的动作是对跑车进行定位控制。跑车的动力设备是装配在底盘上的电动机，经过齿轮传动，带动跑车的主轴进行往复运动。跑车前进为工作行程，跑车后退为返回行程。其工作过程是，首先跑车工作台以一定的速度运行一段距离，当系统再次收到前进指令时，又以同样的速度运行同样的距离，并且此距离可以被修改。当系统收到后退指令时，进行返回行程，直到此指令被取消。电动机的正转和反转控制跑车工作台的前进和后退。通过PLC控制系统实现对电动机方向的控制。

2  PLC选型与I/O点分配

    为了保证系统的控制精度，跑车带锯机控制系统采用闭环控制。根据旋转编码器反馈回来的脉冲信号计算跑车工作台的实际距离。当跑车工作台到达设定距离后，PLC输出制动信号，停止跑车的运行，实现跑车的定位。PLC控制系统需要配置1路高速脉冲信号输入。跑车工作台还需要1个定点位置来进行进尺和余尺的计算，可以利用安装在跑车支架上的接近开关确定跑车经过的定点位置，因此系统还需要配置1个接近开关输入点。后，系统还需要配置启动、停止、进车、退车、点动等按钮。因此，系统的开关量输入点为8个。系统的开关量输出点只有制动接触器和后退继电器等2个点，分别控制跑车的停止和跑车运动的方向。PLC控制系统的I/O点分配如表1所示。
    ，根据输入和输出的要求，我们选用和利时公司具有自主知识产权的HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点。CPU模块LM3107自带3路独立的高速脉冲输入，其继电器输出的电流容量大为2A，可以直接控制制动接触器，不需要中间继电器。这些配置完全能够满足系统的要求。

表1 PLC控制系统的I/O点分配

3  PLC控制系统软件设计
    跑车工作台运行的启动、停止开关SB1、SB2分别接到PLC的输入端口%IX0.1和%IX0.2。当启动开关SB1接通时，跑车工作台启动运行。当停止开关SB2闭合时，跑车工作台停止运行。旋转编码器产生的脉冲信号接到内部计数器HD_CTUD_T4的输入端口%IX0.4和%IX0.5。利用PLC计数器HD_CTUD_T4的脉冲计数功能，控制系统可以定位跑车工作台当前的运行距离，将当前距离与设定距离进行比较，从而控制工作台的进给位置。PLC的输出端口%QX0.0接制动接触器，用来控制跑车工作台运行和停止。当%QX0.0=0时，电动机正转，带动工作台前进。当%QX0.0=1时，电动机反转，带动工作台后退。
    根据跑车工作台运行过程的要求，控制系统的流程图如图1所示。PLC根据HD_CTUD_T4的当前脉冲值和触摸屏的设定值进行比较。如果当前值小于设定值，跑车工作台继续运行。如果当前值大于设定值，系统立即输出制动信号，然后等待下一次前进信号的输入。当系统需要锯路补偿时，程序会根据用户选择的补偿量进行锯路补偿。

4  结论
    以PLC为控制核心的木工带锯机，实现了位置闭环控制。利用PLC的高速计数功能，实现了对跑车工作台运行的定位控制。PLC控制系统的抗干扰能力强，提高了木工带锯机的加工精度。因此，PLC控制系统可以广泛应用于家具﹑门窗和木模等制造行业

为适应现代铜加工行业的激烈竞争，铜产品的产量和质量非常重要，而引进大锭半连铸生产线，并配合步进炉、热轧机生产，就体现了生产效率和产量的提高。而产品性能除通过半连铸的熔化工艺上控制外，还在引锭系统的控制先进性和适用性上得到体现。我公司通过消化国内外先进的大锭半连铸设备控制思想，并多方与各专家讨论，自行设计与制作了黄铜锭、紫铜锭半连铸生产线，引锭采用的是下引法。
 　　
 　　1.引锭系统的主要外部设备及其工作原理：
 　　　　此引锭系统包括铸锭头、结晶器、引锭平台、引锭油缸、铸锭小车、振动器等，其中：
 　　　　（1）铸锭头和结晶器安装在铸锭小车上，分别接受从保温炉里倒出的铜水并通过强制水冷使其冷却结晶，结晶器的窗口大小就是铜锭的断面形状；
 　　　　（2）平台在铸锭小车下方，由引锭油缸牵引其向下移动，使结晶后的铜锭随着引锭平台（靠铜自身重力作用）下引，而油缸是由比例伺服阀通过PID调节控制其下引速度的，平台上联结有一链条，链条的另一端固定一重物，被拉紧的链条中间联结一个链轮，在这个链轮轴上装有一个位置旋转编码器，平台的上下移动就转化成链轮的转动，也就是转化成了编码器的脉冲数了，它就可转化为引锭的长度；
 　　　　（3）振动器安装在铸锭小车上，是使铜在结晶前性能均匀化之用，它由一台直流电机带动凸轮机构产生振动，调整此电机的速度即是调整其振动频率。
 
 　　2． 控制系统的硬件构成：
 　　　　我们采用西门子S7-200PLC及其扩展I/O,AS-I接口模块，模拟量模块，配以TD200文本显示器等进行控制。
 
 　　　　位置旋转编码器，用P+F公司的AS-I形式的编码器，通过AS-I接口模块获取计数数据；模拟量模块EM235为4入/1出，其中一块输出接伺服阀放大器去控制伺服阀，另一块输出接直流驱动器（欧陆590）速度给定信号，从而控制振动器的振动频率。
 　　
 　　3． 系统控制思想：
 　　　　（1） TD200中文显示及操作界面，可进行工艺参数的设定：引锭速度（mm/min）、铸锭长度（mm）、振动频率（HZ），显示当前工作数据：实际引锭速度、平台位置、铸锭当前长度、重量，显示当前工作状态，全中文报警显示等。
 　　　　（2） 通过AS-I接口模块取得位置旋转编码器的数据，后转换为实际平台位置和铸锭长度，对其进行定时中断处理可算出实际的引锭速度，根据设定的引锭速度进行PID调节，计算出从模拟量输出到比例阀上的信号，从而对引锭过程形成了一个速度闭环控制。
 　　　　（3） 平台位置或铸锭长度的计算方法是：在平台处于高位置时，把编码器计数值作为参考值，油缸带动平台上下移动，也带动链轮上的旋转编码器旋转，此计数值相对参考值就得到了铸锭的长度值。
 　　
 　　4． 系统的特点和优点：
 　　　　（1）为适应操作方便，在操作面板上安装了手动/自动、快速/慢速转换开关，可视实际情况进行相应的操作，使操作具有灵活性；
 　　　　（2）用链条带动链轮，使直线行程转换为旋转的脉冲计数，而不必安装长行程的线性位移传感器，实现了其可行性又节约了成本；
 　　　　（3）用TD200中文显示界面，使操作变得透明、友好，全中文报警自动前台显示，使故障点清晰可见、易于快速排除。

、工艺要求
    真空包装机具有四种功能档位：封口、手动真空、自动真空和充气。四种功能由旋转开关进行切换，切换时要求能够立即终止正在进行的功能，内部寄存器和输出需要必须复位，再开始新的功能过程。设备设置一个脚踏开关由触发过程输入控制。

工艺过程描述如下：
1、封口过程：

2、手动真空过程：

3、自动真空过程：

4、充气过程：
充气包括2 个选择:充气1 和充气2，由档位开关选择。
充气1 过程是：真空－>充气（定时器1 控制充气时间）－>封口。
充气2 过程是：真空－>充气（定时器1 控制充气时间）－>真空－>充气（定时器2 控制充气时间）－>封口。

三、系统配置
    海维深科技有限公司生产的V80 系列PLC 是一款高性能、低价格的小型可编程控制器。
    具有简易人机功能，支持数码管显示和键盘输入功能，且不占用I/O 点，可以方便地将3 个时间值设置到PLC，取代了易损坏高成本的时间继电器。V80 系列PLC 是真空包装机系统的控制核心，通过它控制的外围设备有真空泵、充气泵、加热电丝和位置检测开关等。

V80 系列PLC 配置如下：

四、程序设计
    真空包装机控制程序设计的难点在于档位切换脉冲的实现和过程切换时当前过程输出需要复位。档位切换脉冲的实现由输入状态的改变产生一个上升延脉冲完成，程序如下图：

    过程切换的关键是要复位中间寄存器和输出变量，（SET）指令必须在切换脉冲产生时执行（RST）指令，寄存器复位为0。

五．结束语
    真空包装机电气控制系统由V80 系列PLC 构成，与原先PLC 构成的电气控制系统比较具有明显的优势，主要表现在通过简易人机代替了多个时间继电器，节省了PLC 的IO 点和避免了时间继电器容易损坏的问题，提高了设备的可靠性，产生了良好的经济效益。
    在真空包装机中的应用表明，V80 系列PLC 是一款性能价格比较高的小型可编程控制器，较适用于小型机械设备的电气控制系统，主要体现在以下几点：
1. 价格低，能很好的控制设备成本。
2. 具有简易的人机功能。
3. 编程简单，电气工程师上手容易。
4. 优异的在线编程和监控能力，非常实用于现场调试。

1 引言
    印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面取决于机械加工以及安装精度，另一方面取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。为使印刷出来的产品性能稳定，采用了以V80系列PLC为主控器的控制方案。

2 系统结构
    V80系列PLC海维深科技有限公司开发的一款通用型高性价比的小型可编程控制器，采用32位高性能CPU芯片和高速逻辑解析ASIC芯片, 程序扫描速度快，每条基本指令仅需0.2μs，I/O控制点数多达256点，用户存储空间大，性能稳定可靠。
    由于双色印刷机的输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用V80系列产品M40DR+E16D+E4DA2，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用V80系列产品M40DR+E8AD2，主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台eView触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。

系统结构如图1所示：

    其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯协议采用Modbus协议。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，包括本位机组的急停，安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。这样就造成一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。因此，采用双机通讯，可以很好地解决此问题。
    双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，采用了V80－E4DA2模拟量输出模块，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。
   对多色机来说，调版是一个比较繁琐的过程，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm，周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给V80-E8AD2，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。
    通过触摸屏,用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。

3 系统设计
3.1 给纸设计
    印刷机整体的电气设计对时间的要求严格，在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。
    给纸过程的流程，如图2所示：

    按照上述流程编制的程序，在速度增高至7000r/h 后，会出现歪张锁不住现象，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。为了让电磁铁输出提前，采用中断编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h 的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张。

3.2 离合压设计
    离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。
    印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，由于合压采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。