齐齐哈尔西门子S7-1200代理商

回路组成的，已不能满足当今社会对产品质量的要求，有必要对原设备的边缘控制系统进行改造。由于可编控制器PLC具有可取代大量常规电器元件、功能强大、运行可靠、操作方便等诸多优点，因此该系统使用PLC和变频器技术来达到以前由继电器回路组成的边缘控制，把原有的一级动程改成现在的四级动程，通过上机使用效果良好，使丝饼的成形大有改变。

　　
　　1、边缘控制的电气原理和原系统存在的问题

　　边缘控制的原理是以动程杆的起点为原点，通过动程杆离原点位移量的不同，后使丝饼的成型发生变化。其机械工作过程如下：链轮转动通过动程杆转动并使动程杆发生位移去推动摆杆来改变限位开关的状态，其中限位开关断开的位置就是动程杆的原点，链轮的转动是由边缘控制电机通过链子来传动的，以上的机械动作是通过时间继电器、中间继电器、交流接触器和限位开关等器件来完成的。原来的边缘控制是一级动程其控制过程如下：若边缘控制回路启动，这时动程杆在原点位置，限位开关断开，电机开始正转，此时动程杆开始离开摆杆，限位开关也有断开状态变成闭合状态，随着电机正转时间的增加，动程杆离原点的位移量也在增加，电机正转结束动程杆的位移变化量也结束。接着电机开始反转，电机反转时间的长短是由动程杆离开原点移位量的多少来决定的，电机一开始反转动程杆便向原点靠近，后动程杆顶到限位开关使限位开关断开，这时动程杆回到原点，电机反转也停止了。边缘控制电机的正转、反转、停止一次称为一级动程。边缘控制电机正转时间的长短，反映在动程杆上是位移量的大小，调节时间继电器设定时间的长短，也就改变了边缘电机正转时间的长短。从上分析由于在电气控制上采用了继电器、限位开关这些jingque度不高的器件，在机械上由于采用了动程杆不仅没有把反映动程时间的位移量放大，相反把它缩小了，根据机械和电气控制存在的一些问题，边缘控制系统在使用中主要存在以下问题，其一是边缘控制的精度不高，不能满足短的动程时间，其二是利用接触器频繁进行正反转不仅使用寿命短而且故障率也高使工作不够可靠，调试困难。

　　2.、改进方案

根据以上问题的提出，针对问题，在原来的控制系统中寻找原因所在，经分析原因是动程杆、摆杆和限位开关使用的不合理而引起。因为链轮转一圈，动程杆移动的位移量是毫米级，且动程杆、摆杆和限位开关间隙较大。这样就形成了在较短的时间内，边缘控制系统不能正常运行的原因。为了解决能在较小的动程时间内，边缘控制系统能正常运行。决定在原边缘控制中去掉动程杆、摆杆和限位开关，直接用链子和接近开关传感器来取代原来的动程原点（链子的长度足以满足电机正转时间的需要），具体解决的方法是：接近开关作为定点，固定不动，在链子上装感应铁片。这样当链子通过链轮作上下移动时感应铁片也作上下移动，设定某一点感应铁片与接近开关重合，这点来取代原来的动程原点。对于原系统中第二个问题利用接触器频繁进行正反转，决定去掉接触器，用变频器来实现电机的正、反转功能，为了预防电机在很短的时间从正转到反转所以在变频器上加装制动电阻。这样，由接近开关传感器，通过PLC软件处理后的开关信号作为控制变频器的输入信号，后驱动交流电机。为了使操作简单，把不同的产品所要的正转、停止时间放入不同的存储器内，通过选择开关选取不同的输入点，就能改变不同动程所需要的时间。

　　3、控制系统的实现

　　3.1主要硬件及 I/O端口的定义

　　对设备的改造首先要考虑到改造后设备的稳定运行，其次也考虑到设备改造的成本和今后改动的余量，根据以上二点我们选用的PLC是西门子S7—200系列的可编程控制器 （CPU224），输入14个点，输出点10个点。该产品抗干扰能力强。在该PLC输入的14个点中现用9个；还有5个作新产品的输入和其它备用，在输出的10个点中现用4个点其它也作备用。本系统在器材的选择上采用抗干扰较强的产品外，还在PLC的电源上加隔离变压器，来加强系统的抗干扰能力。

　　根据控制对象和PLC的I/O点数进行分配如表(1)。表中外部输入端I，外部输出端Q，用来控制各指示灯和变频器。

　　3.2软件系统

　　软件设计是整个电气控制部分的关键，软件的设计应根据设备要求，确定正确的控制方法，确保动作的顺利完成。在正确无误完成动作的同时还必须做到必要的保护和连锁。根据设备现场的需要，确定所有的控制参数，按输入、输出进行分类；每一类型设备按顺序分配输入、输出地址，列出PLC的I/O地址分配表，每一个输入信号占用一个输入地址，每一个输出地址驱动一个外部负载；然后再根据上述规划来绘制系统的程序流程图，本系统的程序流程图如图（1）。

　　控制系统工作程序借助计算机辅助设计而成，所采用的是专为SIMATIC S7-200可编程控制器PLC设计的STEP7-Micro/编程软件包。通过使用该编程软件，可简化编制应用程序的过程，本程序用梯形图编制。

　　4、新方案工作可靠性能稳定

　　本设计的方案是选取用了S7-200系列可编程控制器（CPU224）及丹佛斯VLT2800型0.75KW变频器和接近开关，取代了传统的机械式继电器控制回路，本系统自2004年7月使用至今，工作可靠、性能稳定、故障率低，同时由于在设置上采用了选择开关，使不同的产品可以通过选择开关选择，使系统操作简单方便，丝饼的成形明显好转。

一、概述
　　 此项目共有38组盘管空调和三通阀门，采用自动控制，要求各组空调出口处温度与设定温度误差范围在1℃以内。所选设备以技术的先进性和产品的可靠性；操作、显示功能完善简便，满足长期运转的条件；系统具备随时扩展升级的可行性。
　　二、自控结构和原理
　　1，中央控制室，
　　 中央控制室设置内设工业控制计算机（已有上位IFIX系统），通过现场控制站的PLC的Modbus接口把现场数据传给它。
　　2，现场控制站分为2个控制站
　　 1#控制站(LCS1)
　　 控制20个阀门，和1个触摸屏嵌入安装。
　　 2#控制站(LCS2)
　　 控制18个阀门，和1个触摸屏嵌入安装。
　　 1#控制站、2#控制站即使与中控室计算机失去通讯，也能保证自己独立正常的运行。
　　3，通讯方式
　　 1#现场控制站、2#现场控制站均采用VIPA200V系列 PLC.。每个PLC现场站可以独立运行和控制相应的设备。在PLC的上有一个MPI接口，PLC现场站通过MPI接口经过MPI电缆和设在控制站的VIPA触摸屏通讯。 VIPA触摸屏负责显示本地控制站的实时数据的显示和控制。中控室上位工控机应带有工业485接口，中控室上位工控机带的485接口通过Modbus总线与每个PLC现场站通讯，保持上位监控画面与设备实时状态的同步。
　　
　　4、系统结构图
　　

　　三、控制方式
　　 通过传感器检测的温度和设定温度自动调节相应的阀门，采用PID方式。PID程序在PLC中运行，采用西门子的STEP7编程软件编程。当现场温度高于设定温度时，PID的输出加大冷却水流量阀门开度，反之当现场温度低于设定温度时就减小冷却水阀门开度。这样使现场温度终能稳定在设定值附件。
　　各阀门都有1个PLC-AO控制阀门角行程执行器，并通过1个PLC-AI实时监视阀门的角行程执行器的执行状态。
　　 每个空调出口有一个温度传感器，把温度信号接入PLC。
　　VIPA触摸屏实时反映阀门和温度的实时状态，并且可以上位手动控制，VIPA触摸屏可选择是由上位监控软件主控还是由VIPA触摸屏本地主控。VIPA触摸屏操作系统为WINCE,组态软件为MOVICON。
　　
　　四、结束语
　　 整个系统从设计、调试、交付用户只用了短短三个月时间，现在为止已正常运行，用户反映良好。
　　
　　【附】VIPA PLC简介
　　 德国VIPA 是自动化元器件及系统的制造商，国际 Profibus组织成员。200V系统为中小型控制系统，相当于SIEMENS S7-300,是基于现场总线的主/从站模块化控制系统，单个摸块的尺寸仅为76 X 25.4 X76mm,直接安装在标准35mm导轨上，模块间的电器联结通过嵌入导轨的背板实现。各种模块的灵活组合，可准确构成用户所需的系统。每排可连接多至32个模块，也可通过基本接口模块和扩展接口模块组合成并排安装。CPU的MP2I接口不仅支持MPI通讯，也可不使用MPI适配器，用VIPA绿电缆（RS-232 COM）实现PC和CPU之间的点到点通讯。
　　 200V系统具有多种形式的CPU，内部集成2M FlashROM,外部存储MMC卡可达64M，I/O地址容量为1024 bit.可分别采用Win PLC7或SIEMENS 的Step 5,Step7编程。CPU可集成Profibus主站或从站，CANopen主站，以太网TCP/IP接口。通过Profibus,Interbus,CANopen, DeviceNet和Ethernet等接口模块构成主、从站系统。

1 引言

可发性聚苯乙稀泡沫塑料（EPS）是一种以气体为填料的复合塑料，广泛应用于建筑、包装、日用品、工业品等领域。随着20世纪80年代初我国泡塑行业的兴起，浙江企业开始涉足泡塑机械制造业，目前全国超过60%的泡塑机产自浙江，浙江也被称为“泡塑机之乡”。浙江泡塑机械制造企业十分注重科技创新，促进产业升级，始终站在泡塑机械制造技术的前沿。在不断的创新中已经发展到半自动、全自动泡塑成型机和间歇式泡沫预发机等机型，各项性能可与进口产品相媲美。本文将主要讨论半自动泡塑成型机工艺流程及台达机电自动化技术运用。

2 工艺流程

半自动泡塑成型机流程图如图1所示。整个机器的动作按照步进方式循环执行，从合模到脱模为一个生产周期，其中每一个动作的执行时间通过人机界面进行设定；要求具备手动调试画面及中断功能，在机器运行过程中机器的每一步动作状态在人机界面上实时显示。

3 自动化系统

3.1技术选型

人机界面采用台达DOP-A57BSTD型触摸屏。自动化平台采用DVP32ES00R2型PLC。

3.2系统描述

（1）控制系统主画面。机器的主画面（如图1）主要提供客户机器型号显示、产量累计显示、当班产量显示及清零功能、机器软件版本编号（售后服务时便于查询原始程序）的显示，需要提供客户进入流程状态显示页面、参数设定页面、工艺设定页面、中断设定页面、手动调试页面、系统设定页面、报警页面显示以及工艺参数存储的功能。产量的计数方式是模数，即完成一次合模到开模的过程则产量值就增加一次。设备型号在机器出厂前已设定，用户也无法修改。在进行系统维护和升级时，凭借客户提供的版本号来判断原来的PLC和人机界面的程序，以便进行系统升级。

图1机器的主画面

（2）工艺参数的设定。整个机械的正常工作需要设定以下28项参数（图2）：

预吹、入料延时、入料间隙、入料、入料间隔、二次入料、返料、预热1、锁模、预热2、穿透次数、固模加热、移模排气、移模加热、固模排气、加热间隔、主加热A/ B、保温、排气、固模/移模水冷、固模排水开/固模排水关、移模排水开/移模排水关、模内压、预开模、固模吹气/移模吹气、二次脱模、二次压模、开模超时。这28项参数的设定将很大程度上影响产品的质量，用户可以根据不同的产品调整每个工段所需时间的长短，丰富的界面使工艺参数的设定非常方便。

图2工艺参数设定

（3）工艺设定。

·预吹方式：预吹的时候可以选定是使用空气预吹还是使用蒸汽预吹。

·入料方式：一般选一次入料，入料不足时可选二次入料。

·预热2方式：选时间方式时，整个预热2工步在时间过完后转入下一步；而选压力方式时，时间不起作用，而是压力达到后才能转入下一步。

·热方式：压力方式：指穿透加热时，固移模加热切换仅靠压力来实现。若选定压力方式，则参数中穿透次数便发生作用。穿透次数指的是固、移模加热时压力达到了上限，计为1次。一般设为1次即可。时间方式：时间优先方式。穿透切换仅通过时间来完成。时间达到，则固移模加热便切换，而不管压力情况如何。计时开始条件是压力表达到下限。同时满足：穿透加热时，若时间条件已满足，则系统会等待压力条件达到，再进行加热切换；若压力条件已满足，则会等待时间条件的满足。也就是说要等时间和压力条件都达到才进行加热切换。计时开始条件也是压力表达到下限。

·穿透方式：穿透加热时是先从移模加热开始还是先从固模加热开始。

·脱模方式：产品不好脱模时可选为二次脱模。二次脱模时，参数设定中的“二次脱模”起作用。某些型号机器只能选定一次脱模。

·优先方式：可以选定是固模优先还是移模优先。这个方式主要是决定一次脱模开模时先固模吹气还是先移模吹气。

·脱模带水方式：若产品不好脱模时，可选定带水脱模，在吹气时相应的水冷阀也打开。

（4）手动调试。参见图3，手动调试在画面上实现，用于测试各个阀门接线是否正确，动作是否正常。正常运行时，也可以用来监控各个阀门或电机的运行状态。测试前，请先按下画面中自动/手动切换按钮（至少按下1秒钟）。当这个按钮变为手动状态时，按下画面中相应的动作按钮，则相应的输出点会以黑色显示，表示有动作输出。当自动/手动进行切换时，机器正在运行的流程会中止。根据型号的不同，分为单组料枪和双组料枪系统。若画面显示为单组料枪系统，则画面上料枪阀2和入料阀2不起作用（即只有一组工作）。

图3 手动调试

（5）配方存储。配方存储功能主要考虑到客户使用的便利性，由于生产中需要根据不同的客户需求调整生产的模具，需要根据不同的模具调整参数，每次生产更换模具后，前面讲述到的28项参数都需要调整才能生产出合格的成品。因此这里的模具存储以后，与前面的28项参数设定结合起来构成配方存储，在下一次生产用到相同模具时通过调换模具型号后，即可以得到原来生产时的经验参数。

3.3 PLC梯形图设计

利用台达简洁而强大的PLC编辑软件，采用步进的方式来实现对整个机械的所有逻辑动作。由于画面上每个动作的执行时间都需要非常快而准确的显示，因此将PLC和HMI的通讯波特率设置为19200。这样人机界面与PLC的通讯能够保持非常准确的同步，并且整个机器的动作时间非常的快，生产效率非常高。

4 结束语

整套控制系统采用性价比极高的台达机电产品，简洁方便，操作软件易学易用。根据显示效果、配方存储、多级系统密码功能、弹出式的bbbbbbS窗口报警记录等众多强大的功能实现，说明台达HMI与PLC在泡塑行业运用的适用性。这套解决方案的成功运用，得到了众多设备制造商的充分肯定，并在浙江泡塑机业产生了很大的影响，它不仅可以大幅提升生产的效率和稳定性，而且在性价比方面，也给泡塑设备制造商带来价值。