西门子6ES7223-1PM22-0XA8质量保障

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一、系统概述及设计方案

1、胎面线原运行操作
（1）宽度测量—操作员手动卷尺测量并记录
（2）牵引速度—手动调节电位器改变变频器的输入电压改变生产线的牵引速度

2、增加测宽调速功能的必要性和可行性分析
（1）宽度测量人为因素引起的误差比较大，不可控。牵引速度手动调节如果没有宽度的时时趋势很难。需要不断手动测量，改变速度，直至宽度、重量合适为止。另外，数据的记录和保存在手动情况下影响因素太大，而且数据量比较小，很难真实地反映生产线上的趋势变化，当然统计中得到的过程控制参数就没有太大的参考价值。所以实现智能测宽，自动调速，时时数据保存，就显得十分重要。
（2）分析生产线牵引速度一般在25米/分钟左右，由客户要求对宽度控制精度要求比较高，允许公差在正负1毫米，重量只需上位显示保存，不做为反馈参与调速。因此只需宽度采集频率要高，控制算法合理及可满足使用要求。

3、系统设计
（1）宽度测量采用1000点测宽镜头直接与上位单功通讯，采集频率可以达到100HZ，足够反馈要求，为使测量精度更高，采用两个镜头，使得宽度理论测量精度在0.2mm以内。
（2）速度控制算法模型采用PID模式。
（3）整个系统的工作原理图如下：

二、项目实施技术处理

对本项目实施中有以下三点点功能比较突出。
（1）1000点镜头的使用
采用1000点镜头直接与上位连接，采集周期很短，宽度反馈的时时性很好，就为调速提供了有利的反馈参照。另外我公司目前测宽大多数需要外加一套测宽主机。如果在以后的用到类似的测量中，带上位PC的话，可以不加测宽主机，以节约成本，同时也减少了硬件故障点。使系统更稳定。

（2）设计适合于现场的速度控制算法简单介绍如下：
系统速度控制采用两步来操作，在刚开是生产时，观察宽度趋势的同时采用手动调节速度，当前宽度至调节死区范围内即可切换为自动控制。
系统手动采用脉冲量的高次函数输出，使得在加速和减速分别通过一个点动按扭既可以实现速度大范围粗调，又可以速度小范围精调。操作很直观、人性化，手动模式下在规格刚生产时控制效果好，有效减少费料。

自动调节采用变异的PID模式算法，简单介绍处理过程如下
1设定时间常数；2设定比例系数；3对趋势值和设定值的差值积分；4计算速度变化量并输出；5在差值符号变化的时候积分量归零。

整体速度控制过程的结果如下图

（3）系统嵌入QS9000中过程统计。
本系统在历史数据处理和统计方面增加了QS9000的过程统计，以此分析这个系统的控制能力，得到系统的能力指数和性能指数等关键信息，方便用户及时调整工艺，节约成本。

历史趋势图

在系统中自动对历史数据分析，形成SPC系统中的X(bar)—R图，信息齐全，可以很直观的看到系统的能力指数等统计信息，并对工艺卡的参数修改提供了很强的参照依据。

工控产品是实现自动化系统的物理基础，但由产品堆积起来的系统未必就是性能优异的系统，其关键在于整体解决方案。本文结合工程实践，简要介绍基于台达工控产品并整体配套的自动化系统成功解决方案。

　　工业自动化系统正朝着集成化、网络化、平台化、综合管理等方向发展,因此构建工业控制系统时，不仅要硬件配套，更重要的是要考虑功能完善，将软、硬件系统功能完美地整合，给用户提供稳定可靠，可操作性、可维护性和可扩展性好及功能齐全、性能优异的自动化工控系统。即使随着时光的流逝工控系统需要升级换代，系统仍然具有很好的兼容性，使用户投资受到良好的保护。新一代的台达工控产品提供了各种整体配套的自动化系统解决方案，限于篇幅，以下列举部分行业应用的成功案例供参考，这些案例经过现场长期运行考核，运行稳定可靠，给企业带来了显著的社会经济效益，受到用户好评，并充分地考虑了集成化、网络化、平台化、综合管理等前瞻性要求，在软件系统支持下，其数据点数、处理能力以及可伸缩性或扩展性等方面都有明显的提高，提供的整体配套解决方案会随时间推移而增值和延长项目的生命周期，从整体上提高了系统建设的投资回报率。以下是部分成功应用案例。

1 基于台达工控产品的织机自动化系统

1） 张力控制变频收卷系统

　　纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都采用机械传动，同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右，难于维护而且维护费用高。基于台达工控产品的张力控制变频收卷系统可取代传统的机械传动系统，保证整个收卷过程稳定，该系统借助台达公司的变频器，采用闭环矢量控制方案实现恒张力控制。为了保证恒张力，在小卷启动的瞬间、加速、减速、停车和大卷启动时，对不同卷经进行不同的转矩补偿，保证整个收卷过程中避免小卷时张力过大，大卷启动时松纱的现象，图1是单台张力控制变频收卷系统的结构框图。

　　该系统的优点在于：张力在人机界面上设定，人性化的操作；采用长远卷径递归、空心卷径激活时张力线性递加、张力锥度计算和转矩补偿动态调整等先进控制算法；卷径实时计算**度高，保证了收卷电机输出转矩平滑性能好，可自己纠正卷径值；尽管操作人员进行加速、减速、停车、再激活时极易造成爆纱、松纱现象，但实施变频收卷改造后系统收卷稳定，张力始终恒定；克服了机械磨损，延长了机械的使用寿命，设备维护使用方便。值得注意的是该系统用工控机极易实现**，进而有利于实现管控一体化的系统集成。

2) 帘子布织机电控系统

　　帘子布织机是剑杆织机的一个特类，除具有一般织机性能外有其特殊性。采用以台达 ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型变频器构建的新颖电控系统，如图2所示。其创新主要体现于：主机采用台达 B型矢量型变频器控制，摆脱了传统的离合器控制模式，可实现主机电气无极调速功能；送经电机、卷曲电机、大卷装均采用台达 M型变频器控制；运用台达 MODBUS通讯协议构建主机、送经电机、卷曲电机、大卷装控制系统；摆脱了传统的模拟量控制；信号采集、处理采用台达ES型PLC作为CPU处理中心；显示采用台达人机界面，摆脱了传统的LCD模式。上述优点是传统织机控制系统无法比拟的：机械结构大大简单化；可高达450转/分，这是同类机种高不可攀的车速；主机采用变频控制，使织机车速可实现变频调速控制。

　　该系统已在江苏泰州化纤厂投入使用，具有结构简单、操作方便、界面简洁、稳定可靠，成本低廉等特征，是传统控制系统的佳替代产品。

3）毛巾织机天经电气控制系统

　　毛巾织机是剑杆织机一种，它和普通剑杆织机的主要区别在于毛巾织机比普通剑杆织机多了一个经轴，即天经。该系统的特殊性在于在整个运行过程中存在三个张力段、三个纬密，这和地经（普通织机的经轴）有着明显的区别。其控制系统硬件均采用台达自动化产品，EH型可编程控制器、ASD-A 型伺服控制器和TP04G文本显示，便于系统维护、升级。毛巾织机天经电气控制系统的应用如图3所示。

　　系统构架：硬件构架，TP04+EHPLC+ASD；软件构架，TP04+EHPLC。该系统结构简单，操作方便，界面友好，整个系统采用台达自动化产品构成，系统，应用效果良好，受到客户认同。

4）国产化剑杆织机电气控制系统

　　国外剑杆织机普遍采用微机**系统实现电子选纬、电子多臂等控制，具有自诊断和数据采集管理等多种功能。近年来，国内众多厂家使用台达EHPLC为核心研制的剑杆织机电气控制系统大大缩短了与国外剑杆织机的差距，系统硬件采用台达公司的DVPEH3200TPLC，配置台达TD220中文文本界面。软件系统可实现多种功能：如诊断保护、参数设定、数据保存、选纬等功能。该系统有启动迅速、制动平稳快捷、操作方便、有正常启、制动功能和成本低廉等优点,可实现某些特殊操作,如选纬工艺设定、点动、停手动、正反寻车等。系统在山东聊城剑杆织机投运效果令用户满意，是传统控制系统的佳替代产品。

5）三经轴重磅织机电控系统

　　重磅织机与一般织机的区别主要在于：其剑杆不是一般的绕性剑杆，而是刚性剑杆,它能完成一般织机无法做的事（如重磅织机能织玻璃纤纬产品），它的织物一般可以是牛仔布等重、厚织物，这是一般织机不能实现的。三经轴重磅织机是在一般重磅织机的基础上添加了两个天经轴、一个大卷装，其目的是实现客户需求双层布织物的功能。

　　三经轴重磅织机电控系统由主控和三经轴电控部分组成。系统构架如图4所示，大卷装伺服采用台达MODBUS RTU通讯控制，人机界面主画面如图5 所示，该织机系统有以下工艺特点：双经轴同步，在启动、停车、运行过程中两轴同步运行；双层布结构，织物是玻璃纤纬材料，在形成双层布过程中有两个方式，即8字形和X形。

2 机械自动切割机整体解决方案

　　现以台钢机械自动切割机为例，用台达机电产品为客户提供的机械自动切割机整体解决方案在功能方面完全满足客户需求，整个系统在操作上更加人性化，在原有系统基础上增加了七种控制模式，分连续和单动两种状态。变频器频率的通讯给定不仅可靠便利，还为客户节省了成本。该产品主要出口东南亚及大陆地区，如用于将整卷宽幅在两米多的透明胶带自动切割成标准宽度的胶带等。系统示意图如图8 所示。

　　该系统配置：人机交互DOP-A57GSTD 1台；PLC，DVP-48EH00T 1 台；变频器，VFD-007M23A、VFD-015M23A 各1台；伺服，ASD-A0721LA 1台。系统可在自动和手动状态下工作，由于在程序设计中巧妙运用了变址和循环的功能，程序简练，客户认可，它印证了台达机电产品在系统集成方面的强大优势。

3 燃气式食品隧道炉上的系统整合方案

　　用燃气取代电热式食品隧道炉对缓解地区电力紧张状况有重要意义，这在食品加工行业已经获得广泛认可。台达机电产品在燃气式食品隧道炉设备上的成功整合应用，满足了食品机械客户的需求。该设备电器配置为：DOP-A10TCTD的人机界面，DVP-60ES可编程控制器，DVP-04PT/S温度量测模块，VFD037M43A变频器，通过系统的合理整合实现对设备控制。系统参数设定画面如图10所示，类似地还有其它画面如烘烤时间与输送控制、温度设定与显示、点火控制画面等，不同型号的隧道炉其长度、速比给定等是不同的，它适用于所有类型的隧道炉，可以监视变频器的设定频率和运行频率值以及设定排风时间等。

4 自动枕式包装机电控系统解决方案

　　传统的枕式包装机采用差速齿轮箱结构，运行稳定，但噪音较大，机械容易损坏，封装精度调整很麻烦。现在提供的自动枕式包装机采用PLC作为控制系统核心，其包装速度高、定位准确，系统更加可靠、

　　稳定，可满足现代包装的发展要求。枕式包装机是食品、医药等包装行业中应用比较广泛的一种包装机械，能满足日常用品和食品的包装需要。电气控制箱内部布置如图11所示。整合方案采用台达DVP-EH PLC、台达VFD-M变频器、台达伺服系统、编码器及台达DOP-A人机界面，它可满足用户在多种情况下的应用需求，系统运行稳定，封切准确，操作简单，有很好的性价比和市场推广价值。

5 健身设备电控系统解决方案
　　随着人们生活水平的提高，健身车、楼梯机和划船机等运动设备倍受欢迎，但健身设备对稳定性、安全性、调速方便等性能的要求也越来越高，如图12所示的健身设备，采用台达M系列变频器构成的震动机，低速力矩大，全速范围内的电机工作电流都低于电机额定电流，保证了电机长期稳定运行，客户使用非常满意，满足了出口机器的要求。

6 节能家电电控解决方案

　　随着家电产品的快速普及，家电已成为我国能源消耗的大户，其耗电量已经超过全国总用电量的15％。如今能源危机愈演愈烈，各国相继出台或修订了家电产品节能标准，如美国结合“能源之星”标识制度，淘汰了市场上的非节能家电，集节能、降噪、提高效率于一体的变频家电是真正意义上的革新，是家电业发展的潮流， 台达M系列变频器能满足家电产品的节能要求，使用台达M系列变频器的节能家电，启动时无冲击电流，运行稳定；改变了传统的控制方式（停止/运行状态的切换），延长了设备的使用寿命。

7 为胶带机提供完美的解决方案

　　各种胶带设备如各种复卷机、分条机及各式涂布机等，产品规格灵活多样，其电控系统采用台达触模屏、PLC、伺服、变频器等器材，都能满足要求响应快、定位精度高、质量稳定，的要求。图13是某胶带设备外形图，该设备选用台达系列自动化产品 PLC、伺服、变频器、人机界面等构成电控系统，

　　配置为DOP-A57GSTD，DVP60ES00T，ASD-A1021L，VFD022M21A。由于产品的技术含量高，完全能够与欧美日等的品牌媲美，而在价格上则更为实惠，因此在造纸、纺织、塑料机械、建筑等领域有应用广泛。