6GK7243-1GX00-0XE0规格参数

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一、前言

目前国内耐火材料生产厂家在配料过程中，大多使用称重仪表配上PLC可编程控制器的形式来实现自动称重和控制功能。称重仪表和PLC控制系统之间需要传输大量的实时数据和控制联锁，通讯和控制回路接线较复杂，称重配料的控制信号易产生滞后，称重配料系统维护量较大。

上位机生产管理系统通常采用VB或VC等语言编程开发，编程较复杂。生产厂家对配料工艺和需求的改变，也增加了系统开发和维护成本。

二、耐火材料称重配料控制系统的要求

某国外公司在中国建立耐火材料工厂，该工厂所生产的耐火材料产品主要用于外销，部分产品供国内使用。该耐火材料配料系统分不定型耐火材料及CCN耐火材料两大类。不定型耐火材料分为酸中性耐火材料和碱性耐火材料，CCN耐火材料分为AG和ZG两种。

不定型耐火材料广泛应用于冶炼高炉等，其中酸中性耐火材料有约35种原料按照不同重量配比组成。碱性耐火材料有约14种原料按照不同重量配比组成。不定型配料系统结构如图1：

图1   不定型配料系统结构

CCN耐火材料主要用于生产连铸三大件，其中AG由约22种原料按照不同重量配比组成。ZG由约10种原料按照不同重量配比组成。CCN配料系统结构如图2：

图2   CCN配料系统结构

用户配方数量相对所配物料种类更多，达到数百种。同时生产工艺中的质量控制环节对耐火配料系统内部有严格的检测程序，一但某种物料的重量值超过了配料合格允许的百分比，则启动容错程序对其进行补料。如补料也无法达到要求，则一批物料将全部自动进入废品仓，导致原料的损失。因此用户对系统的稳定性及可靠性提出了较高的要求。

由于涉及到耐火材料配方的保密，用户对生产工艺环节中配方的高度保密性提出了极为严格的要求。在前期技术交流时用户特别强调避免通过物料的种类、称重仪表的重量数据、配比等侧面了解配方的组成。

一些进口原料价值较高，例如100Kg的CCN原料制成的成品价格可达数万元人民币。为提高生产效率，降低生产成本，要求称重控制系统要有较高的精度。

三、SIWAREX FTA称重配料控制系统

西门子的PLC在国内用户众多，其运行的可靠性和稳定性也受到用户的一致认可。考虑到称重配料高精度和控制系统可靠性以及耐火材料配方的保密性等要求，我们在称重配料系统中选用了西门子公司的PLC控制器和SIWAREX FTA称重模块。

1.  SIWAREX FTA称重扩展模块

SIWAREX FTA称重模块作为西门子S7 PLC中高精度称重功能的扩展模块，可以直接集成在西门子S7-300PLC系统中，与PLC统一硬件和通信方式，称重精度高达0.05％，分度值达3×6000d。更换FTA称重模块时，料斗秤无需重新标定。具有jingque快速的加料/下料控制数字量输出(反应时间<1ms)，可应用于大多数高精度称重控制应用。如图3：

图3  SIWAREX FTA多秤集成硬件图

2. 称重配料系统的配置

整个生产工艺共分为4套相对独立的称重配料系统，介绍酸中性称量系统，该系统共有40个称重料仓， 使用7个SIWAREX FTA称重模块集成到一台S7-315-2DP CPU上，通过Profibus DP总线连接到上位机系统内。

现场每个称重料仓由三只称重传感器支承，称重传感器信号通过现场接线盒连接到FTA模块上。上位机系统通过以太网将配方下载到称重模块内，称重模块按照配方的预设值控制每个称重料仓的加料和下料工序，并实时监测现场各设备的运行情况，提供丰富的报警和诊断信息，并形成历史数据记录供工厂运行效率和事故分析。

酸中性称量系统的硬件配置如图4：

图 4  称量系统的硬件配置

3. 称重配料系统的特点

称重系统以SIWAREX FTA称重模块取代常规配料控制仪表，使得称重配料与控制系统完美的结合在一起，整个配料系统的运行统一由PLC进行控制。

由于称重配料系统所配物料种类较多，并且每个螺旋给料机有多级给料速度控制，螺旋下料口装有控制jingque给料的气动阀，部份下料装置采用多级振动给料机及微量秤等，整个称重控制系统I/O约2000点。在系统自动配料时，为控制料仓压力变化对配料精度产生的影响，配料系统与上面的料仓自动加料系统有相应的联锁控制关系。西门子SIWAREX FTA称重模块将称重功能直接集成到S7-300 PLC中，加上FTA模块本身集成的16个开关量I/O点和一路4－20mA模拟量输出功能，可以轻松的实现这种较复杂的称重配料应用。

称重数据的传输

现场称重传感器的信号直接进入PLC系统，代替了普通称重仪表通过4-20mA信号送入PLC。避免了信号转换带来的误差和传输的时间延迟。称重控制的数据实时性高，更新称重数据的速度更快，且控制精度更高。

通讯能力

SIWAREX FTA 与西门子SIMATIC具有统一的通信接口。19台SIWAREX FTA称重模块所获得的现场称重料斗的重量信号通过PLC的背板总线直接送入S7-315 DP CPU存储区。上位机与称重模块可以方便的以总线通讯方式进行数据交换。由于称重系统和控制系统在统一的软硬件平台上，因此这种数据交换方式传输的数据量更大，速度更快，实时性好。

维护方便

在使用SIWAREX FTA称重模块编程时，我们利用西门子提供的一个FB41程序和例程，可以在S7-315的CPU存储区中直接读取各种称重过程值，很方便的根据工艺联锁的要求进行编程和设置。

每个SIWAREX FTA模块都可以互换。因为所有的设置和标定参数都存在S7-300CPU中，所以更换FTA模块，称重料斗无需重新标定。CPU中所有FTA称重料仓设置和标定参数也可以备份在MMC卡或计算机中，用于系统故障时的数据快速恢复。

对于现场的调试和标定，西门子提供了基于bbbbbbs操作系统的SIWATOOL FTA专用程序。使得技术人员无需了解PLC编程方面的知识就能够方便的设置和调试秤，并且在软件中方便的查询秤的各种运行状态及参数，如图5：

图5 SIWATOOL FTA软件界面图 

配方的保密

所有生产工艺配方都设有代码编号存储在PLC中，并设有保护口令。工艺配方的修改和维护由专人管理。操作人员只需选择配方的编号并确认，称重配料系统自动的按照配方和加料时序执行配料生产流程。

四、结束语

该耐火材料工厂06年底投产至今，系统运行良好。SIWAREX FTA称重配料系统称量精度优于OIMLⅢ，称重配料的控制精度可达到±3‰，少量特殊物料及微量秤的控制精度可达到±5‰，完全满足了用户的生产要求。

西门子称重扩展模块在几年的运行时间经受了考验，证明了SIWAREX FTA称重配料控制系统具有高精度及高可靠性，实现了称重和控制功能的完美结合。系统运行的可靠、稳定和维护方便是用户决定使用SIWAREX FTA称重模块直接的原因。

SIWAREX FTA称重配料系统不仅应用于耐火材料配料生产，而且可广泛的应用在精细化工、食品饮料、钢铁冶金、烟草、制药、玻璃等行业的高精度称重控制配料工艺。

一、引言

检品机是一种具有高精度、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序必不可少的检验设备。

二、系统选型设计

2.1触摸屏选型设计

本系统选用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64K色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 RS232、RS422 和 RS485 的通讯接口， 以及 2个 USB连接口。 內建的 CF 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 IP65 等级，这样对于任何方向的低压水流沖洗，它都能提供保护效果。

2.2 PLC选型设计

系统选用了艾默生EC20-1614BRA可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个EC20-4DA模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有极快的运算速度，和12K步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

2.3 变频器选型设计

系统选用了艾默生EV6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

EV6000是艾默生新推出的一款创新型平台产品，集自主研发的无速度传感器矢量控制的核心算法技术、伺服定位控制技术、EMC技术和可靠性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

EV6000高性能矢量控制变频器拥有超大功率范围，可以从0.4到250kW之间进行选择，而它的高输出频率也可高达1000Hz。EV6000可以实现无PG矢量控制和有PG矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无PG矢量控制时，能在0.25Hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于国际水平。

三 系统介绍

3.1 系统原理介绍

图一 系统原理图

(1) 触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。

(2) EC20控制器：该控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整个系统的控制中心，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过EC20-4DA模块对变频器作张力给定和频率设定。

(3) 变频器：本系统采用EV6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制核心部分。

3.2控制流程图

3.2.1系统正常启停流程：

图二 系统正常启停流程图

正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

3.2.2检查点启停流程：

图三 检查点启停流程图

检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

3.3 电气原理图

图四 张力控制示意图

图四是整个系统的张力控制示意图，EV6000作为主驱动，控制整个系统的运行，EV6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时PG3把信号送给EC20，由PLC计算当前的运行速度、距离等数据。

PLC实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。PLC实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数修改信息。

选用EV6000张力控制专用变频器实现放卷和收卷控制，选用EV6000高性能矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（PG），编码器信号类型：集电极开路输出型；

收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，EV6000自带卷径计算功能和断带检测功能。

为了保证系统的快速起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

3.4电气配线图

3.4.1主驱动变频器接线图

图五 主牵引变频器接线图

变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

3.4.2收、放卷变频器接线图

图六 收、放卷变频接线图

变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

四 参数设置

4.1 牵引变频器参数设置

牵引电机选用的是艾默生高性能变频器EV6000-4T0220G，以下是该变频的主要功能码设置。

4.2收、放卷变频器参数设置

收放卷电机选用的是艾默生高性能张力专用型变频器EV6000-T-4T0370G，以下是该变频的主要功能码设置。

五 调试步骤及注意事项

----检查电气接线；

----脱开负载，进行电机参数调谐；

----某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；

----设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；

----穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；

----在机台规格所规定的线速度范围内，从低线速度到高线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

----在空芯卷径和大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

----参数备份，上传到操作面板，并记录'

六 小结

检品机控制系统是一种对张力要求较为严格的电气控制系统，无论是在零频，还是在高速运行状态下，EV6000张力专用变频器均表现出极为优良的张力控制性能，小张力可以控制到1.0kg，而保持张力的恒定，该方案对其它类似的张力控制系统具要重要的参考价值。