西门子模块6ES7510-1SJ01-0AB0详细说明

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1 前言

　　当前我国经济的快速发展和现代化水平的不断提高，木工行业的发展突飞猛进。尤其是近年来作为国民经济支柱行业的房地产迅速崛起，使得人们对于家具的要求越来越高，这就刺激了各种木工行业的快速发展。近十年来，木工加工制造业经历了许多加工控制和自动控制的技术改革。许多应用设备从原始的机械控制开始，逐渐发展到结合机械结构的继电器逻辑控制，但是传统的继电器控制存在控制效率低，抗干扰性差，设备故障率高等问题，随着当前自动化控制技术的发展，已经逐渐为PLC和变频器的控制所代替。随着木工行业的发展，相应的对于木工机械设备的要求越来越高，相应的控制难度也越来越高，控制系统自动化程度要求也愈来愈高，根据设备不同会应用到不同种类的工业自动化产品，客户需要根据控制对象的不同选择相应的设备来进行控制系统的构建。

　　台达机电至今已经能为客户提供PLC控制器、温度控制器、计数器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等一系列产品，可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。本文基于台达产品构建了一套**的砂光机控制系统，实现砂光机的高效工作和电气控制，值得业界借鉴并推广。

2 工艺分析

　　木工砂光机通常指利用砂带、砂布(纸)砂光工件表面的木工机床。带式木工砂光机把无端的环形砂带张紧在 2个或3个带轮上,驱动砂带作连续运动，一个张紧轮还作少量翘动使砂带产生横向窜动。用于平面加工的砂光机有固定的或移动的工作台。本文系统中的砂光机用于板材的抛光，根据设备的工位可分有八道工序，即：粗铣－精铣－摆动砂光－摆动砂光－第二次粗铣－第二次精铣－固定砂光－固定砂光。设备要求不管长短板都能自动砂光，而且可以任意调整砂光板的长短。

3 控制系统

3.1 系统组成

系统硬件配置如表1所示：

表1 控制系统硬件配置表

控制系统框图如图1所示：

图1 控制系统框图

3.2 设备分析

　（1）可编程控制器

　　系统中采用台达DVP60ES00R2 PLC，保证了系统具备较高的动态响应能力,又满足了木工行业对成本控制的要求。通过RS485和变频器进行通讯,通过网络给定控制频率和读取各个工序的输出频率，电流及相应的报警信息。

　　（2）台达变频器

　　系统选用台达VFD-EL系列变频器。八道工序每道工序配置一台1.5Kw的变频器，再加上一台2.2Kw的输送带变频器，共配备了九台变频器。

　　（3）触摸屏操作面板

　　本系统人机对话友好，配置了一台DOP-B05S100触摸屏用于显示运行状况和修改工序的电气参数，方便了工艺操作和系统维护，提高了设备的档次。

4 上位机画面及功能

　　（1）功能菜单画面如图2所示。

　　功能菜单包含了参数，状态监控，手动操作，故障检查功能。

图2 功能菜单画面

　　（2） 参数设置画面。

　　各个工位的变频器频率通过人机输入，经PLC通过RS485传送道变频器中；通过各个工位时间的设置，可以调整木板砂光的位置。参数设置画面如图3所示。

图3 参数设置画面

　　（3）手动画面，可以通过手动操作控制各个工位，便于维护，如图4所示。

图4 手动操作画面

　　（4）状态监控画面，可以监控设备的运行状态，通过RS485及时读取变频器的输出频率及工作电流。如图5所示。

图5 状态监控画面

　　（5）系统报警画面，监控各个工位是否正常，如图6所示。

图6 系统报警画面

5 结语

　　木工是一个环境非常恶劣的行业，工作环境对工人的身心健康影响很大，越来越多的木材加工厂开始引进自动化加工设备。本次合作的设备厂家是广东地区生产该类设备的大厂，在本行业具有很强的影响力。系统运行实践证明：台达机电产品组成的强大的整合能力及高性价比的变频器运行稳定，安全可靠，效率极高，完全能满足行业各种运行环境的要求，必将在木工行业得到广泛的推广和应用

1 引言
中空纤维是一种特殊化学材料，主要用于服装材料加工和制造。含有中空纤维成分的纺织材料具有质地柔软，透气性好，结实耐用等优点，被广大纺织轻工业普遍采用。本文介绍的生产线专门用于生产中空纤维这，其电气控制系统完全采用台达机电产品集成，以单一自动化技术平台实现化纤工艺和技术生产要求。
2 工艺自动化系统
2.1 工艺流程
原料甲和原料乙以某种比例配比方式混合后输送出去，经过齿轮泵搅拌均匀后送往凝胶槽挂胶上料，再经过水洗槽水洗，由牵丝轮带动中空纤维进入绕丝槽处理，后由绕丝轮将中空纤维成品卷绕成型。生产线系统主要由配料罐甲、配料罐乙、齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、牵丝轮、绕丝槽、绕丝轮等部件构成，如图1所示。
2.2 控制内容
齿轮泵速度和齿轮泵、配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮温度控制。需要电气控制系统控制齿轮泵旋转速度，从而达到控制出料量和出料速度，在工艺要求的温度下原料分别经过齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、绕丝槽、绕丝轮等溶液处理，系统要求根据不同规格产品设定并控制齿轮泵，配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮内溶液温度，同时要求显示牵丝轮和绕丝轮的旋转速度，系统能够根据需要随时存储工艺参数。


3 自动化系统设计
3.1控制系统原理
制系统原理如图2所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能，可以提供给用户3个COM接口，方便与外围工控设备通讯联机。COM1：RS232通讯方式与下位PLC连接，进行生产线工艺参数设置和读取；COM2：RS485通讯方式与一台变频器连接，可以进行变频器给定频率设定，显示输出频率、输出电压、输出电流、报警信息以及大致原因等参数，同时可以通过人机界面通讯控制起动、停止变频器；COM3：RS485通讯方式与6台温控器连接，可以显示温度设定值、当前值，还可以通过通讯设定这6台温控器通讯站号、PID参数等内容值。
台达机电产品通讯协议符合标准的MODBUS通讯协议，使得台达机电产品整合应用时通讯连接方便、稳定。人机界面COM2、COM3通讯口均支持RS485通讯方式，该方案应用COM2口与变频器VFD002S21A相连，人机界面直接读取变频器内部参数；应用COM3口直接连接6台DTC系列温控器，实时读取相应槽位SV、PV值，采用PID温度控制方式达到准确控温效果，可以通过人机界面分别设置P、I、D相关参数以及实现通讯协议自动同步功能。


图2 控制系统原理
3.2系统配置与通讯
（1）配置。控制系统方案配置如表2所示。表2列出的配件是生产线控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、继电器、按钮、指示灯等）、检测传感器（K型热电偶、PT100热电阻、接近开关等）元器件，此处不予赘述。

表2 系统配置


（2）通讯。巧用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果，上面的程序就是一个应用例子，将PLC程序运算的数据结果赋给变频器作为给定频率，实际上可以编辑更多的宏指令代替PLC程序，可以灵活的实现数学运算和流程控制，但是要结合人机界面画面程序注意考虑程序容量和执行效率。为了确保通讯畅通，必须将人机模组参数项通讯口通讯协议、通讯格式分别和变频器、温控器相应参数设置一致，本例中COM2和COM3通讯格式均为：RS485，19200，7，E，1。
人机界面CLOCK Macro宏指令介绍：
SELECTCOM（1） ；选择通讯口；
（2#1@INVERTER-2001） = （1@D514） ；赋值语句；
END
3.3 转速控制
系统转速控制由PLC控制变频器实现。DVP12SC型号PLC具有8DI、4DO，具有高速计数和高速脉冲输出功能，本项目采用输入点X1、X10、X11分别采集三路旋转编码器脉冲信号，对应PLC内部高速计数器软元件分别是C236、C243、C245，分别对应齿轮泵、牵丝轮、绕丝轮速度，前者齿轮泵速度要求**控制，调试时较有难度，后二者速度只要求实时显示，不要求**控制。由于变频器低频运转时电机速度较慢，所以利用60ms定时中断程序采集编码器脉冲差值波动较大，测速不准确，只能改变软件算法，程序通过特殊辅助继电器M1012和M1013组合应用完成速度检测，M1013是1S时钟脉冲，M1012是100ms时钟脉冲，具体做法就是，采用M1013采集各路编码器1S内积累的脉冲数量，再利用M1012时钟脉冲进行脉冲数量平均值计算，得到趋于合理、稳定的脉冲数量值，再经过程序处理转换为旋转速度，实际证明这种方法还是能够满足客户要求的，效果良好。
3.4 人机界面设计
台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮，可以将人机某个画面以后缀名为JPG的文件格式存储在USB存储盘中，方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。系统工艺参数存储画面如图3所示。按下图3“存储”按钮后，该画面就以JPG文件格式存储在U盘中，文件名以日期＋画面序号命名，如果U盘未插在人机背面，会显示未找到存储盘报警。


图3 系统工艺参数存储画面
4 结束语
中空纤维生产线项目结合台达机电HMI、PLC、变频器、温控器、编码器等机电产品，为客户开发了一套稳定可靠的系统，该生产线自投产以来运行正常，不但能够满足现场工艺要求，而且更提高了设备稳定性和生产产品质量和工作效率，证明中达电通是客户的合作伙伴。