西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8规格说明

西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8规格说明

2  产品选型

    由于PLC在工业领域的推广，当前市场上品牌众多，既包括一些进口的品牌，也有国产品牌。但它们在功能上大同小异，价格差异却很大。所以在选择PLC时主要结合控制系统输入/输出(I/O)点的需求以及性价比等多方面因素来考虑。通过综合比较以后，选用了三菱公司的FX2N系列小型PLC。FX2N系列是集小型化、高速度、高性能等众多特点于一身的次超小型PLC。考虑到工艺和设备的改动，或I/O点的损坏、故障等，终选择了FX2N-64MR PLC，I/O(输入/输出)点见附表。

3  仿型车床的原理及程序设计

该种车床配置有两个刀架(仿型刀架和下切刀架)，其中下切刀架负责切槽，仿型刀架依靠样件切出工件。
仿型刀架工作流程如图1所示:

图1  仿型刀架工作流程图

下切刀架工作流程如图2所示:

图2  下切刀架工作流程图

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在该系统中分两种工作方式:
(1) 手动
用于机床的调试和对刀，动作反映为仿型刀架的单独引刀、快进、工进下切刀架的单独快进、工进等动作;
(2) 自动循环
用于工件的加工，其中又分为三种自动循环:
?单独仿型;
?先仿型后下切;
?先下切后仿型。
因手动动作都是单一的动作比较简单，在这里就不详细介绍了，重点介绍一下自动循环。由于自动循环动作为顺序控制，所以在程序编写上大量采用了FX系列PLC的SFC，SFC程序是根据机械工作流程设计的顺序控制程序，所以，梯形图非常直观易懂，工序间的互锁和双向输出等的处理由PLC自动进行，因此，用各工序的简单顺序控制设计可以进行机械控制，这样就极度简化了PLC的内部梯形图。
举例说明SFC图如图3所示:

图3  顺序控制功能图

自动循环的程序流程如图4所示:

图4  自动循环程序框图

4  实际应用中的注意事项

(1) 因为PLC的内部输出为继电器，负载都是直流感性负载(继电器线圈)为了减少火花放电对接点损害，所以，在负载两端并联续流二极管(当PLC接点打开时，感性负载线圈储存的能量通过二极管续流放出，以发热方式消耗)，再通过外部继电器触点去驱动电磁阀，这样可以大大延长PLC内部继电器触点的使用寿命，如图5所示:

图5  继电器的正确使用接线

(2) 不正确的接地和电气控制柜布线的不合理，都会导致PLC受电器噪声干扰而不能正常工作。为避免此类故障的发生，要求系统应正确良好的接地。低电压信号线和高电压动力线应尽可能的独立布线，放置在各自的线槽中，并尽可能的减少电线的长度，将干扰降到低。

5  结束语

机床改造一年多来维修率下降了90%以上，只零星维修过外围的按钮和行程开关，充分证明了可编程序控制器PLC在仿型车床控制系统中的成功应用，大大减轻了机床维修人员的劳动强度，节省了人力物力。有效保证了机床的安全可靠高效运行，产生了显著的经济效益

1.引言
　　细纱工序是成纱的后一道工序，是将粗纱进一步牵伸30～50倍并加捻，纺成具有一定特数、符合相关质量标准的细纱，供捻线、机织或针织使用。纺织厂生产规模的大小是以细纱机总锭数表示的；细纱产量是决定各工序数量的依据；细纱的质量水平、原料物料耗电量等指标、劳动生产率等是技术和管理水平的体现，因此，细纱工序在纺织厂中占有重要的地位。
　　
　　传统细纱机的牵伸原理与粗纱机基本相同，而卷绕和加捻则是由钢领和钢丝圈来完成的，所以称为环锭细纱机。环锭细纱机和传统粗纱机一样由一台电机传动，通过齿轮箱变换各机构需要的速度。在环锭细纱机各组成部分中，牵伸系统是反映细纱机性能和影响纱线质量的关键因素，而新型的紧密纺纱技术通过对牵伸部分进行创造性改造，将牵伸区和集合区分离，在环锭纺罗拉牵伸与加捻之间叠加对纤维须条的气动凝聚或集聚技术，增加了须条的紧密度，毛羽减少约20％，强力则提高约10％，同时，条干均匀度、机器效率等也有不同程度的提高，不仅可以降低加工成本，同时可以减少后加工工序。紧密纺的另一优点是与原细纱机完全一致，只多出一对集聚罗拉，在原环锭细纱机上也可进行改装，具有广阔的市场前景。
　　
　　紧密纺细纱机的控制系统较环锭细纱机复杂许多，首先是前后罗拉的严格同步，实现牵伸倍数和捻度的精密控制，保证高支数纱线的成纱质量；其次是通过取消钢领板的传动齿轮，采用先进的伺服控制技术实现卷装的电子成形技术，从而实现了机械机构的简化、生产速度的提高、以及纱线支数和管纱成形的自动调节。
　　
　　2.控制系统方案
　　在紧密纺细纱机的控制系统，我们采用了三套施耐德电气公司的Twin Line系列伺服驱动系统和无刷伺服电机，分别控制前、后罗拉以及钢领板；采用两台ATV31系列变频器，分别控制主传动电机和风机；整个系统采用Micro PLC控制，同时采用XBT-G 5.7”黑白触摸屏进行系统操作和监控。　　
　　
　　3.控制系统简介
　　
　　Micro系列PLC是施耐德电气公司推出的具有强大处理能力和较大的存储空间的中小型PLC(I/O点多256点)，采用灵活的模块化设计，结构紧凑，为要求精密功能(PID调节、高速计数、jingque定位、人机对话等)的复杂机器提供经济型的解决方案。Micro PLC内置人机界面接口和多种通讯扩展接口，易于实现与其它设备的连接；高密度的应用(64点I/O模块等)使Micro PLC成为紧凑的控制器。
　　
　　Micro PLC编程软件与Premium PLC兼容，具有中型PLC同样的通讯语句、PID调节语句、各种运算语句等精心设计的功能函数，和在线修改等高性能的调试诊断工具，极大地丰富了Micro PLC的应用范围，减少了系统设计的时间。
　　
　　Twin Line系列是施耐德电气公司推出的宽范围的伺服驱动器和无刷伺服电机产品，集成了先进和优化的无刷电机控制技术，并具备IEC 61131-3标准的编程功能和各种开放的接口，通过脉冲/方向、I/O或现场总线等方式控制，电机功率范围为0.3～13.8 Nm，速度范围为4500～12000 rpm，可以灵活满足各种实时应用要求，实现经济化、智能化的应用解决方案。
　　
　　通过Micro PLC准确的运算和高精度的模拟量输出，控制Twin Line系列伺服系统，可以实现紧密纺细纱机所要求的前、后罗拉精密同步、以及钢领板电子成形；Micro PLC的内存扩展功能也为紧密纺细纱机控制所需的大容量数据存储区提供了有力的保障。
　　
　　ATV31系列变频器是新推出的、ATV28系列变频器的升级产品，功率范围从0.18～15 kW，有6个逻辑输入口、3个模拟输入口、1个逻辑/模拟输出口和2个继电器输出口。ATV31系列变频器具有可靠性高、结构紧凑、便于使用等特点，内置A级EMC滤波器，集成了Modbus和CANopen两种工业现场总线，提供电机和变频器保护、加/减速斜波、16段预置速度、双极(±10V)信号给定、PI调节器、制动顺序、以及横动控制(Traverse Function)等众多功能，可以很好地满足各种机械的应用要求。
　　
　　4.细纱的电子成形控制
　　
　　细纱的管纱如右图所示，分管顶、管身和管底三个部分，卷绕形式采用圆锥形交叉卷绕形式(又称短动程升降卷绕)，同一层纱各处的卷绕直径不同，以实现退绕时纱可从管顶抽出而管体不转动，适应高速退绕的目的。
　　
　　卷绕成形运动由两个运动组合而成：
　　? 圆周运动：电动机通过锭带拖动筒管恒速转动
　　? 轴向移动：钢领板短动程升降运动引导纱在卷绕面上均匀分布
　　
　　其中：
　　? 卷绕转速(nW)=锭子转速 - 钢丝圈转速 ? v/(pdx) (v：前罗拉线速度，dx：筒管的卷绕直径)
　　? 钢领板升降速度(vR)＝= D * nW (D：卷绕节距)
　　因此，在细纱的电子成形控制中，采用伺服系统控制钢领板短动程升降运动，根据前罗拉的出线速度和纱线的粗细度设定卷绕节距和成形高度，计算出纱线在管身和管底卷绕所须的钢领板升降速度；通过编码器检测钢领板的位置，由PLC输出相应的速度信号给伺服系统，实现细纱的电子成形。
　　
　　5.结束语
　　本系统采用施耐德全套解决方案，具有以下几大优点：
　　(1)人性化的编程软件，减少了客户工作量。
　　(2)优化的闭环控制系统，降低成本，提高了质量
　　(3)由于成形时，要求纲领板的速度始终在变化，要求PLC具有快速运算能力及输出，Micro PLC运算指令丰富，支持浮点数运算，能够快速及时地控制纲领板的速度，以保证成形精度。
　　(4)Micro 高速计数可达500KHZ，能够满足高精度测速的要求

1. 引言
丝光工序是将煮练过的平幅织物在一定张力下，用浓碱溶液处理，使织物纤维发生不可逆的溶胀，纤维截面趋向圆形，表面光滑，再经冲洗去碱、蒸洗去净等加工，使织物产生丝一样的光泽，从而使织物获得稳定的尺寸、耐久的光泽、增加抗拉强度并提高对染料的吸附力。

丝光工艺使用的丝光机有布铗丝光机、直辊丝光机、弯辊丝光机等，其中应用比较普遍的是布铗丝光机，是由左、右两组布铗链条组成，织物在布铗夹持下进行冲洗去碱扩幅，幅宽容易控制，使织物获得较好的缩水率。

高速布铗丝光联合机和其它染整机械一样由进布装置、扎车、绷布辊、布铗式拉幅机(丝光机)、水洗机、烘燥机、出布装置等众多通用装置和单元机组成。其控制系统采用多单元交流变频调速，调幅、吸碱、喷淋、碱液回收用交流电机传动，探边、水洗机、上排导布辊用力矩电机传动，控制核心是对丝光机左、右两组布铗链独立传动，在速度跟随的同时实现位置同步，要求运转布速可达100m/min以上。整个系统采用10.4” Magelis XBT-G 彩色TFT触摸屏(XBT G5330)进行参数设定、显示等操作和系统监控。

2. 控制系统方案
高速布铗丝光机控制系统采用施耐德电气公司的Micro PLC为控制核心，丝光机部分的传动控制采用两台通过光纤通讯连接的UE/ME系列高性能变频器实现左、右两组布铗链的速度跟随和位置同步；其它部分传动采用ATV58和ATV31变频器，通过PLC的模拟量输出控制实现恒速度恒张力控制。PLC还同时对众多碱泵按设定时序控制，并实现丝光过程中的脱铗停车、探边、烧碱浓度与布铗拉幅之间的故障连锁，以及停车时碱泵的自动停喷、停吸等。整个系统采用10.4” Magelis XBT-G 彩色TFT触摸屏(XBT G5330)进行参数设定、显示等操作和系统监控。

3. 控制系统说明
高速布铗丝光联合机控制系统的核心是 UE/ME系列高性能变频器的应用。

UE/ME系列变频器是施耐德电气公司推出的空间矢量控制型高性能变频器，功率范围为15～500kW，通过模块并联方式大功率可达1200kW，具有充足的可灵活配置的输入、输出接口(包括光纤输入输出接口，Max.50米)，内置PID过程控制器，控制方式可以是磁通矢量或V/F控制。开环模式下可jingque控制电机速度低至1Hz；闭环矢量控制模式下，通过采用闭环控制转矩模式可实现张力控制、开卷/卷取控制、位置控制、转矩控制等；采用闭环控制速度模式可实现起重及提升、高精度速度控制、位置控制、零速满转矩等。此外，UE/ME系列变频器内置Modbus 通讯协议的标准RS485/232 通讯口，并支持DeviceNet, Interbus, Profibus-DP等网络。

UE/ME 系列变频器的另一个突出特点是Vysta for bbbbbbs 软件允许用户自定义特殊应用。Vysta软件是基于bbbbbbs的图形化编程平台，主要由两部分组成：显示屏编辑器(可自定义显示屏结构及内容，包括菜单格式及显示数据的类型)和原理图编辑器(用于编辑控制功能，控制功能块利用拖放技术相互连接)。采用Vysta软件并结合变频器的输入/输出接口，可以实现传统PLC控制功能移至UE/ME变频器中，从而提高传动系统响应速度和性能，满足用户自有知识产权的需要。

丝光机控制系统正是采用了UE/ME系列变频器通过Vysta软件编程的用户自定义特殊应用功能，通过原理图编辑，并结合变频器间光纤输入、输出接口，将丝光机左、右两组布铗链的速度跟随和位置同步的复杂运算和控制功能内置在变频器中，方便地满足了系统的要求。

1  引言
    铸造用砂是用型砂、新砂、粘土和煤粉按一定比例混合而成的。这些物料的运输和混合是由混砂机、带式输送机及其配套设备完成的，这些用电设备一般为连续工作制。采用传统的继电器控制系统，需要大量的中间继电器和时间继电器，构成一个控制系统虽然比可编程序控制器(PLC)便宜，但在可靠性、使用与维修的方便性及长寿命方面，继电器控制是与PLC无法比拟的。

2  可编程序控制器(PLC)的选择
    在本系统中，所需要的输入/输出(I/O)点数较多，为使I/O部分维修方便，以选择模块式PLC为宜。又考虑到本系统的控制基本上是顺序控制，GE系列PLC顺序控制方面的功能较强，控制容易实现，故选择GE系列PLC。
    如选用GE-Ⅲ系列PLC，可够控制砂处理系统中的所有设备。但考虑到砂处理系统可分为几个相对独立的子系统(如旧砂输送、新砂输送、混砂、型砂输送等)，各子系统之间只有很少几个信号联锁，采用多台GE-I系列PLC控制则更显其优越性:(1)可使事故分散。假如某台设备PLC发生故障，它只影响其控制的那个子系统，而其它子系统还可以照常工作，这样更利于设备的可靠性。(2)在总的I/O点数不多的情况下，多台GE-I与一台GE-III价格差不多。因此本系统采用多台GE-I控制的方案。
2.1 型砂输送控制系统的工艺流程
在型砂输送控制系统中，带式输送机的工艺流程如下:
输送皮带PD-1→输送皮带PD-2→输送皮带PD-3→松砂SS-1→输送皮带PD-4
    该系统的基本控制要求应是:
    (1) 启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序为:
   延5S     延5S     延5S     延5S
    PD-4—→SS-1—→PD-3—→PD-2—→PD-1
    (2) 工作结束时，全部设备同时停机。
采用计时器控制，其梯形图如图1所示。由图1可见，送入启动信号，各设备即按工艺流程顺序启动。停止或发生异常情况时，只要解除启动信号，则全部设备同时停机。
2.2 旧砂输送控制系统
    在旧砂输送系统中，带式输送机的工艺流程如下:
振动给料机ZG—→输送皮带PD-5—→破碎机PS—→圆盘给料机YG—→输送皮带PD-6—→输送皮带PD-7—→提升机TS—→输送皮带PD-8。
该系统的基本控制要求是:
(1) 启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序为:

图1    型砂输送控制梯形图

PD-8—→TS—→PD-7—→PD-6—→YG—→PS—→PD-5—→ZG
    (2) 停机时应顺工艺流程延时停止，其停止顺序为:
ZG—→PD-5、PS、YG—→PD-6—→PD-7—→TS—→PD-8。
采用鼓型控制器实现控制，其梯形图如图2所示。

图2    旧砂输送控制梯形图

图2中，C631、C633作鼓型控制器使用。C631作控制顺序启动用，其计数脉冲由T630产生，脉冲周期为5S，C633作控制顺序停止用，其计数脉冲由T643产生，脉冲周期也是5S。送入启动信号，T630每5S发一脉冲，C631走一步，相应的一对常开触点闭合，各设备顺序启动。停止时，送入停机信号，则T643每5S发一脉冲，C633走一步，当到达相应时间时，对应的一对常闭触点断开，各设备顺序停止。

3  混砂机的碾混控制系统
    混砂机的碾混系统为循环工作方式，其工艺流程及控制要求为:送入启动信号—→回转定量器Hz工作10S—→新砂给料机XSG工作50S—→气压加水5S—→卸料门开—→卸料门关—→回转定量器HZ工作—→……如此循环工作。
该控制系统采用移位寄存器来实现上述控制要求，其梯形图如图3所示。在实际控制系统中，还要根据需要加上各种必要的联锁，这里不再详述。

图3    混砂机系统控制梯形图