6ES7222-1BD22-0XA0参数设置

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1、引言

　　　现代商业生产流通领域中，产品都离不开包装。如牛奶包装箱、水果包装箱等。而包装纸箱的生产中贴箱机每天处理几十万件应是一件量非常大的生产任务，如果不能实现自动化的生产，将会消耗大量的劳动力，而且效率和质量方面都很难tigao。本设计就是将PLC应用于贴箱机系统中，从而使纸箱的生产实现自动化，其主要的任务是如何将纸板加工成型，打包成捆，如何进行生产过程中的自动控制，它是机电一体的纸箱机械产品。总之在保证工艺控制要求的情况下，大大tigao了生产效率，有很广阔的市场前景。

2、系统控制特点及工艺

2.1 控制要求及特点

(1) 吸附进纸，确保了纸板吸进纸的位置准确；
(2) 折叠部上下传输带夹紧纸板送纸、左右吸附腔吸附送纸和运转与众不同的两侧竖带夹紧纸板送纸相互配合，确保折叠纸无歪斜；
(3) 左右下纠偏带各配增减速器，折叠时摩擦强制前后扯动纸板纠偏效果明显；
(4) 采用崭新的分垛逐出装置技术，比国外先进的相似装置的性能更为稳定可靠、运行更为迅速。遇不良纸板时卡纸混乱几率大幅度降低；
(5) 人机界面化，可显示生产速度，纸张数及相关的参数；
(6) 实现了A/M的控制方式。

2.2 工艺简介

　　　本系统以PLC为核心，由于该系统所带负载不大，可用一台达变频器带动一台3.7kW的异步电动机，该电机拖动主传递装置。当物料准备好后，离合器合闸即将送料，左右电机定纸箱的大小，用转速检测装置测速度，用光电传感器检测纸箱的位置信号，从而使伺服机工作。触摸屏可以实现友好的人机界面，可以在线的监视系统的运行情况，并进行相应的参数修改。纸板料从平放台进入机器到完成加工全实现了自动化，其工艺简图参见图1。

图1 系统工艺简图

　　　整个轨道是纸板成型的通道，轨道的形状决定纸板所加工纸箱的形状，以下对各个主要部件做简单的介绍。

(1) 进料装置

　　　由于纸板是流水线加工的，当工作台上放有足够多的加工纸板时，才能进入平稳连续，不重叠的工作状态，tigao了生产率；

(2) 辊矫直机

　　　为了让纸板经过时垂直于传送带，并使其紧贴轨道以便纸板较为准确地成型；

(3) 测速检测

　　　用抗干扰能力强的接近开关作为传感器，并将其所产生的脉冲信号给PLC的高速计数器；

(4) 传送装置

　　　由电动机带动，它控制主生产线的速度，并由变频器进行控制；

(5) 纸板矫正

　　　主要由位置信号传感器和伺服系统组成，它主要是矫正成型的纸箱在轨道上的位置偏移，并为后序的纸箱打包做好准备；

(6) 记数传感器

检测轨道上的纸箱数，以便定量打捆；

(7) 纸箱叠放台

把传送的纸箱给叠放，定数量给推出；

(8) 打捆

将定数量的纸箱捆扎好。

3、控制系统设计

　　　纸板加工成型过程，有一套严格的工艺流程，为了满足系统的控制要求，采用PLC、变频器、伺服机、人机界面及高性能的传感器相结合，有效地解决了实际问题。同时也使系统的构成简单，功能强大，可靠性、可操作性和可视性都tigao了。

3.1 系统的硬件构成

　　　该系统PLC采用OMRON公司的CPM1A-30CDT-A，30点I/O口，18点输入，12点输出，且还留有扩展的余地。该机型属于欧姆龙公司C系列的小型机，结构紧凑，功能性强，有很好的性能价格比。变频器(VFD-B-5.5kW)和伺服装置(AC servo HO系列)以及触摸屏(PWS717-STN)都采用了功能性比较强的台达系列产品。各硬件构成可见图2的硬件构成框图。

图2 系统硬件构成框图

3.2 变频器

　　　本系统采用了较为先进的台达变频器进行调速，它调速方便可靠，且调速的精度高。为了适应这种工艺负载，需要在调速时使电动机输出恒定的转矩，应用V/F控制特性的变频器在基频应用V/F控制特性的变频器在基频(台达A型机的参数是Pr04)以下调速。本系统应用两台台达变频器，它们是主从的关系，即从变频器的频率的给定必须得跟随主变频器的给定频率的变化，且保证从变频器的频率输出略高于主变频器的频率输出。

3.3 伺服纠偏装置

　　　由于纸板在轨道上传送时，难免会出现位置偏差，这就得需要有能够快速矫正其位置的器件，而伺服电动机正好具备这样的功能。它把输入的控制电压信号变为输出的角位移或角速度，加上控制电压，它便马上旋转，去掉控制电压又马上停转，转速高低与控制电压成正比。此装置具有转动惯量小，摩擦转矩小，运行平稳，噪声小等特点。这里主要利用伺服驱动器对伺服电机的运动特性进行设置，并采用了速度和位置相结合的PID调节，从而使纸箱的位置得到很好的纠正。

4、软件设计

4.1 人机界面的设置

　　　要很好的对系统进行控制和监视，就得利用触摸屏。在前先确定好相应设备和信号的端口地址，然后利用触摸屏的编程软件——ADP软件进行界面设置。下图触摸屏的主控画面，它具有友好的人机交流性。通过对触摸屏的操作，我们很容易的了解和监视系统的运行情况，并可以方便的改变系统的运行参数。其主菜单的设计如图3所示。

图3 主菜单界面图

4.2 PLC的程序设计

　　　为了能使系统各部分协调有序、安全可靠地运行就得配以比较优化的软件程序。整个软件程序采用模块化编程的方法，便于调试、修改及扩充，它主要包含三部分:通行协议部分、参数设置部分和自动运行控制部分，程序总的控制框图如图4所示。

图4 程序流程图

4.3 软件的可靠性设计

　　　软件的可靠性措施主要包括3个故障检测程序:

(1) 时间故障检测程序:将工序执行时间某一时间余量作为定时控制时间，超时则报警并停产；

(2) 信号比较检测程序:建立故障扫描时钟，使自动式在运行过程中能自动检测出各段单元，从而清除故障；

(3) 当纸板被卡主或重叠时，进行报警或减速停机。

5、结束语

　　　纸板成型过程的控制，由于PLC及相关的高性能设备引入，解决了繁冗工作生产，实现了全自动化的生产，其产品的质量和产量都得到了显著的tigao。总之在保证工艺控制要求和产品质量的情况下，大大tigao了生产效率，有很广阔的市场前景

一、工程概述：

　　在我国电子行业及规范产品行业都需要，喷码，出货扫描及包装工艺，其大部分厂家还处人工作业，人工作业面临的不仅仅是效率问题还有扫描链接重扫出错而无法从良品中找到出错码制的产品。因此使用全自动流水线在大大tigao效率的同时也tigao生产质量。下面就来介绍UniMAT产品在整个自动化线上的应用。

二、工艺介绍及系统要求

　　1.工艺：喷码机喷码—扫描枪扫描条码—PLC识别条码信息—存储—传送上位机—出货扫描—自动装箱

　　2.硬件部分：多米诺喷码机、可进行二维码扫描扫描枪、SIEMENS CPU224、UniMAT扩展模块：UN221-1BL22 （1）、UN222-1BL22（3）、UN232-0HB22（2）、CP243-1 IT、变频器、工控机及包装机结构，对射光纤及电磁阀 等等;

　　3.喷码码制为34进制，喷码设备通过光电反射传感器感知产品，把喷码信息传送喷头，喷头通过高电压产生电弧，墨汁告诉喷出形成二维码制;

　　4.对条码的识别率高，检测速度快，可自动检测各种规格和大小的条码;

　　5.条码扫描具备网络通讯功能，可将一条产线的多套扫描器扫到的条码信息通过网络传送给产线数据采集电脑，统一进行数据收集;

　　6.系统提供漏扫报警，并可接手持条码扫描设备补扫条码;

　　7.提供条码自动识别功能，当条码出现时，可自动进行扫描记录，不用人为干预;

　　8.系统适应性广，针对不同类型条码、不同安装方式和安装位置，要能自动适应或经过简单调整适应;

　　9.提供计算机上微机自动条码记录与管理软件，将扫描到的信息根据时间和类型存储，供生产管理系统进行跟踪和管理;

　　10.提供网络功能，传输数据到产品数据库内;

　　11.完成出货扫描进入包装设备，包装效率问题。

三、系统配置与功能实现

　　1.条码扫描原理

　　该系统在物件运送的辊道上安装条码扫描器，当物件通过时自动识别物件上的条码标记，从而判断应采取的动作。系统根据读到的条码信息，按事先的约定进行处理，包括物件要存放的位置、是否放行、非正常情况的报警等、并和PLC、上位计算机进行数据交换。

　　物件的条码由条码扫描器读入并通过通讯转换送入PLC的通讯口，我们采用的PLC是S7-200系列的226 PLC。它是西门子公司生产的性能价格比很高的可编程控制器，已广泛应用于工业控制的各个领域。

　　PLC采用自由通讯口方式读取条码的信息，主要用到3个寄存器SMB2、SMB3、SMB30。通讯接收字符缓冲器SMB2用于存放在自由口通讯方式下接收到的当前字符，它是一个暂存寄存器，一般应在下一步取走其中的内容。通讯校验结果寄存器SMB3，在作自由口通讯时，PLC的通讯接口按由SMB30规定的奇偶校验方式对所接受到的信号作校验。若检测到错误，PLC自动把SMB3.0置1，根据此标志位，可决定当前信息的取舍，同时还可在出错的情况下，将此错误信息发给对方，要求重发。控制字寄存器SMB30用于存储通讯方式控制字，由用户写入，属于可读写的特殊标志位寄存器，其格式如下:　　

　　上位PC机与PLC之间通过一个RS232/485转换器连接，上位PC机的监控程序采用北京亚控公司的组态王（Kingview）完成。组态王是国内使用较多的工控平台，具有良好的人机界面和网络功能。在组态环境下，设计人员对PLC进行参数、状态、条码设定;运行环境以人机界面的形式对条码信息监控，对PLC发出控制命令，对有关数据存储报表，同时利用Web功能使系统具有在线监控功能，即在上位机授权的情况下在任何一台联网的计算机上用标准的浏览器可远程监控。限于篇幅，监控程序不再详述。

　　（1） 条码自动扫描器：采用工业级高精度激光条码扫描器，条码适应性广，漏扫率低，带有丰富的接口功能，是扫描系统的核心设备;

　　（2） 光电开关：安装在PCB 板进出扫描区域的两端，用于界定条码扫描器的有效范围，超过有效范围后认为扫描过程结束;

　　（3） 报警装置：当条码在扫描范围内没有被识别，触发报警装置，提示产线人员补扫;

　　（4） 手持条码扫描器：自动扫描无法扫描时用手持设备补扫条码;

　　（5） 产线联动控制器：和条码自动扫描器建立联系，出现漏扫时，自动停止产线工作，等待补扫成功后再允许产线工作;

　　（6） 总线通讯网络和数据采集计算机：产线根据工位一般配置4-8 个条码自动扫描器，这些扫描器通过CAN 总线连接，终连接到产线计算机上，进行扫描数据采集;

　　（7） 条码数据记录与管理软件：一方面通过总线网络和产线的各台条码扫描器通讯，实时收集新的条码信息，存储在数据库中;另一方面将这些信息定时发送给企业生产监控管理系统，用于全厂级的生产管理;

　　（8） 相关安装部件：为保证条码扫描设备的正常工作、更换条码时调整方便，设计了条码扫描专用安装部件，将上述的各设备组合在一起，保证系统稳定正常工作。

四、使用效果分析

　　该条码自动扫描流水线系统自投运以来，已在某大型电子厂安装50 余条产线，经过2 年的连续工作，条码识别率高、漏扫率低，运行稳定可靠、调整维护方便，充分适应产品更换频繁、条码类型多样、条码位置不固定等各种情况。用户普遍反映，该系统可以满足生产需要。

1 引言

　　纺织行业清花设备是集机、电、气等高新技术于一体的纺织机械设备。作为各种纺织工艺流程的前纺设备，在tigao纺织产品档次与质量中起着重要作用。纺织行业是传统老行业，纺织厂老设备居多，传统设备均采用继电器控制系统，长期以来电气故障率高的问题一直没有解决。目前，在国际上已普遍采用PLC及变频控制技术取代继电器控制技术.传统的清花工序(非自动化程度高的新设备)的电气控制在纺织企业中是比较复杂的,而且电气故障也是较多的。对清花工序进行电气改造,引入PLC及变频自动控制系统意义很大。采用国产永宏(FATEK)PLC及变频控制系统改造清花生产线以后具有高产量、高除杂效率、高自动化等特点，在生产使用中体现了其设计合理，工艺性能好，机电一体化水平高。经不懈地改进、完善和tigao开棉设备的设计和制造水平，缩短了我国开棉设备与国际先进水平的差距。

    图1 清花生产线工艺示意图

　　（1）开松工序：把原料包中压紧的纤维块松解成较小的纤维束，同时避免纤维的损伤和杂质的碎裂。
　　（2）除杂工序：清除原料中大部分的杂质和疵点以及部分短绒，同时避免可纺纤维的损耗。
　　（3）混和工序：使不同成分、不同等级的原料充分混和，保证成纱质量的均匀一致。
　　（4）成卷工序：均匀喂给，制成一定重量和长度的纤维卷，以满足下道工序的需要。 

　　开清棉机械按其功能划分有：开棉机械如自动抓棉机、棉箱给棉机等，其主要作用是开棉和给棉，无明显的除杂作用；混棉机械如多仓混棉机、混棉帘等，其主要作用是完成原棉的混和；开清棉机械如双辊轴流开棉机、豪猪式开棉机、单打手成卷机、锯齿辊筒清棉机等，其主要作用是开松原棉和清除杂质。一台好的开清棉应具有工艺流程短，适纺性强，工作效能高等特点。整套设备由几台不同功能的单机组成开清棉联合机，基本的设备配置为：圆盘式抓棉机(2台)→除金属装置→六辊筒开棉机(附A045型凝棉器)→多仓混棉机→豪猪式开棉机(附A045型凝棉器)→豪猪式开棉机(附AO45型凝棉器)→二路电气配棉器→双棉箱给棉机(附AO45型凝器)(2台)→单打手成卷机(2台)。

2 清花工艺与PLC技术

　　2.1 清花生产线工艺流程介绍

　　开清工序，是纺纱工艺流程中的道工序，加工对象主要是轧棉厂或化纤制造厂运来的原料包。其主要作用是：对原棉进行开松、除杂、混和并制成厚度均匀的棉卷或输出liuliang均匀的棉流，供梳棉机使用。其主要任务如图1所示。

    2.2 PLC清花线控制技术路线 

　　清花生产线原设计采用继电器控制系统，故障率极高，维修量很大,运行效率较低，同时因为前后各供棉电机没有变频调速，不能连续供棉，严重影响设备正常运行。改造前各个控制设备分散排列,操作也极为不便,改造前部分继电器控制的部分电路原理图如图2所示。

　　PLC成为工业领域内高可靠性计算机程序控制系统的代名词。将继电器控制系统用PLC代替，故障率显著降低，可靠性tigao，很受欢迎。通过对清花电气线路和安全装置的改造来保证电气设备安全;通过电气方案的改进设计来满足工艺流程的要求;通过关键点电气装置的增设来保证和tigao清棉工段的产品质量.该系统利用程序实现模糊算法和控制策略,与位移传感器、电流变换频率调节装置及电机等组成实时数据采集和控制系统,替代原来的铁炮拨叉调速系统,对清花成卷机的给棉罗拉转速进行调节,使给棉罗拉在单位时间输出的棉量保持恒定.经过现场实际运行后表明,tigao了系统的精度和动态特性,降低了棉卷不匀率,控制效果良好.纺织机械应用了自动化技术后机构简化，性能改善，质量tigao，操作方便，tisheng了设备的档次和水平。电气控制系统采用PLC、变频技术，使系统操作和工艺调整更加简单快捷；人机界面对话、故障自动诊断等功能使系统管理维护更有效；重物、金属、火星和异性纤维探测技术的应用，使系统安全有保障；气压控制技术、连续喂给技术和自调匀整技术的应用，使系统生产运行更加稳定可靠。 

图2 原清花继电器控制系统部分原理

图3 基于永宏PLC的清花生产线 
 

　　近年来,随着科学技术的进步和微电子技术的迅猛发展,可编程序控制器技术已广泛应用于自动化控制领域。可编程序控制器以其高可靠性和操作简便等特点,已经形成了一种工业控制趋势。传统的清花工序（非自动化程度高的新设备）的电气控制在纺织企业中是比较复杂的，而且电气故障也是较多的。在众多的PLC当中，如何选型取决于实际的应用需要。清花控制系统的特点是距离长、规模大、分布站点多、通讯对象多。国产永宏(FATEK)系列PLC恰恰适应于这样的应用需求，其强大的通讯能力、高速灵活的网络体系令众多的PLC难以与之匹敌，本方案主要采用具有很高性价比的FBS-60MA主机模块及FBS-60EAP扩展模块，FBS-60MA主机模块采用36点24VDC数字输入(4点可达10kHz)，24点(R/T/S)数字输出(“T”机型具4点10kHz输出)，一个RS-232或USB通讯端口(大可扩充至3个)，FBS-60EAP扩展模块采用36点24VDC数字输入，24点(R/T/S)数字输出，内建电源供应器。其主要特点是：（1）模块化结构设计。且模块小型化、无排风扇结构、易于实现分布、易安装，便于维护。（2）高电磁兼容性和强抗震动、冲击性，使其具有高的工业环境适应性。（3）功能强大。适用于不同的需求，提供各种类型的I/O模块、功能模块、通讯模块；程序运算速度快，运算指令丰富，强有力的程序处理能力，具有完善的自诊断功能。（4）通讯能力强。通讯协议的多样化，及具有的自定义功能使得各种通讯类型的应用成为可能，为应用系统的整合与集成提供了非常好的条件。（5）所有PLC系统的配置，包括通讯的配置，及组态、编程、调试，维护，管理均在软件中，统一的界面、全局的数据管理、方便的操作等为用户创造了良好的环境。 

　　将清花车间总混、豪猪、成卷机由原来的继电器分散控制改为由永宏PLC集中控制，且总混、豪猪给棉电机均由变频器控制，双速运行，速度可调；PLC控制工作稳定可靠，故障率低；可根据需要重新改编程序，灵活方便；全套车只用一只集控柜，体积小，占用空间少，功能多、抗干扰、适用性强，更适于老厂改造。总控制思路如图3所示。图3 总控制系统设计图 开清棉联合机全流程的各项动作，由PLC程序控制完成。具有结构简单操作方便，运行稳定可靠．便于检查维修、故障少等优点，对tigao产品质量、降低成本、tigao效率。清花流程控制改造主要用PLC代替传统的继电器及接触器控制系统，用梯形图软件代替电路图，可节约大量电器元件，减少因元件触点、线圈的损坏而造成的坏车及马达烧坏。PLC编程控制取代传统电气的各单机分散控制为集中控制，一个PLC柜代替了多个电控箱。尤其是在清花技术改造中可缟程控制器代替传统的继电器及—接触器控制系统，用软件代替控制电路，大大减少开关量，使棉卷不匀率稳定在l.0以下，下机正卷率达98％以上，回花率降低2％～3％，棉卷纵向喂入生条不匀率6.79cv％，横向喂入生条不匀率7.62cv％，而且杜绝噎车、减少罗卜丝等。电气控制中心为清花全流程设备一个集中电气控制站。控制系统采用工业级PLC及人机界面控制系统，实现人机对话。显示器可直观显示电机运行状态和传感器位置，并可在显示器上读出各机台的设计参数。采用变频器更改工艺参数十分方便。电气控制中心提供标准计算机接口，方便工厂实现计算机控制和数据处理。具体的PLC主机及扩展部分控制原理图如图4图和5所示。

图4 永宏PLC主机控制部分原理图

图5 永宏PLC扩展控制部分原理图

　　为了PLC程序设计及维护方便，FBs系列主机备有程序记忆匣（FBs-PACK）可供我们选择，FBs-PLC指令超过300种以上，并采用人性化，可读性高之多输入/多输出指令方式。一个指令即可达成大部分其他品牌PLC数个指令才能做到的功能，使程序大为精简，同时运算结果可直接由指令方块右侧之输出取得。在程序可读性方面，每个应用指令之输入或输出端均有功能助忆简码说明，操作数字段则直接标明其属性简称并可于其正下方直接显示其状态或内容值，可免除它牌PLC无标示需死记之麻烦，程序可读性高，效率佳。在高阶应用方面，如网络bbbb、PID控制、NC定位等，则有专用之便利指令与之对应，大幅降低使用障碍。FBs-PLC之视窗版阶梯图程序编辑软件阶梯图大师WinProladder提供使用者亲和性高之视窗中文操作环境，及永宏精心安排之编辑、监视、除错等操作顺手，让使用者在极短时间内即可精通整体操作，加上WinProladder强大且齐全之编辑功能辅以按键、鼠标并用及在线即时之指令功能查询与操作指引，将使您之编辑、输入效率倍增。而直接于阶梯图上显示之“即时”接点状态、缓存器数据与多窗口监视、比较等功能，让使用者在作监视控制或除错时直观友好。图6是PLC与变频器部分程序设计梯形图。

图6 部分程序设计梯形图 

　　结合有永宏PLC为主导组成的控制系统，我们还引进了变频器对前后供棉系统进行了前后供棉电机变频改造，系统经过改造后，保证了供棉稳定连续控制，大大tigao了棉卷质量。同时对圆盘抓棉小车也进行了PLC及变频改造,原打手升降改为变频控制后,下降幅度随时可以根据前道工序所需要棉量调节。

4 结束语 

　　基于永宏PLC的清花线改造至今共改造了五套清花全流程，采用集中式控制，永宏可编程控制器实现自动化控制，积累了丰富经验，并取得了一定经济效益和社会效益。国产可编程序控制器在国产纺织机械上的广泛应用，推动了国产纺织机械的机电一体化发展，缩小了与国外纺织机械的差距。但纺织很多自动化装置国内发展缓慢，尤其是在纺织专用的国产可编程序控制器和变频器方面需加快开发，才能发挥更大的效果.