6ES7223-1PL22-0XA8产品描述

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1 引言
粉针是医学临床应用上的重要的药品剂型，广泛应用于静脉注射、肌肉注射用途，不断扩大的用量需求和不断提高的分装要求推动着粉针分装设备的更新和发展。
粉针分装可以通过不同的原理完成。国内螺杆分装机是粉剂制药企业当前的主流设备。螺杆分装机机械原理成熟可靠，设备占地面积小，便于同前后工序的制药、包装设备联线工作。螺杆分装机的机械系统设计经历了几个阶段的发展过程，在每一阶段都有与之相适应的电气控制系统配合工作。机械系统设计目前已趋于稳定成熟，电气控制系统的研究和进步对整机分装性能的进一步提高有着突出的作用。
螺杆分装机的工作原理是通过高速旋转的螺杆向药瓶内推进药粉，快速性和准确性是设备的两个基本要求。缩短螺杆在每次分装推进时的占用时间，就可以提高分装速度，这要求螺杆旋转速度要高，动态响应要快，现在的设备分装速度已可以达到300瓶/分。增加设备上螺杆的数量，可以同时对几只药瓶进行灌装，也是提高设备快速性的有效手段，目前国产分装机上可以见到一头、二头、四头的配置。
为保证分装准确性，通常采用交流伺服电机来直联驱动分装螺杆，早期设备应用过步进电机，但随着设备要求的提高和伺服电机价格的下降，步进电机在该设备上已基本不用。伺服电机动态性能的调整也至关重要，如果加减速响应迟缓，连续灌装中前后相邻两次推进的药粉没有清晰的边界，也会造成装量不准确。
因此，电气控制系统的合理设计与提升螺杆分装机的工作性能直接相关。台达自动化产品可以为螺杆分装机的应用提供一套完整的控制驱动解决方案，设计中通过优化控制结构和应用性能更高的控制器件可以使得分装机工作更快速、更。本文中介绍的是应用台达自动化产品设计的一台4头螺杆分装机的应用实例。
2 控制系统分析
以一台4头螺杆分装机的控制为例，设备要求完成送瓶传送带的变频调速驱动和带动螺杆的四台伺服电机的同步驱动。其它控制要求，如送粉控制、送塞控制、药粉搅拌控制、灌装口药瓶检测、螺杆碰壁报警等，都是常见的开关量控制逻辑，通常的PLC系统都可以完成，本文为突出重点，略去不作讨论。通用设计方案中控制系统结构如图1所示。

图1螺杆分装机PLC控制系统典型配置

PLC系统为完成1-4轴伺服电机控制，要采用专用的位置控制单元模块，每一台伺服电机接收来自位控单元的脉冲序列完成螺杆推进动作。
对于只要求做1轴或2轴控制的螺杆分装机，通常也会采用PLC主机内置的2轴脉冲输出，但是PLC主机输出的脉冲频率上限都较低，为使伺服电机达到高转速，需要调低伺服电机的控制分辨率，设备分装的jingque性会受到影响。
送瓶传送带电机要用变频器驱动，为实现平滑调速PLC要配置1块D/A单元。
3 台达自动化方案特色
采用台达自动化产品，为完成上述的任务，设计中采用如图2所示的控制结构。系统中省去了D/A单元和位控单元，节省了成本，减少了配线，更重要的是系统性能有了实质性的提高。
3．1 独立自动化技术平台
PLC主机通过RS-485总线与变频器和四台伺服驱动器联在一起。这是台达自动化产品的特色，台达的任何一种控制器件，小到一只温控仪表都在本机上配置有符合MOS-BUS通讯协议的RS-485总线，设计中可以根据系统具体要求灵活地组成不同的控制架构，提高系统的功能和效率。

图2螺杆分装机PLC控制系统台达配置

本例中，共有四台伺服电机，每次分装的动作要求，即电机的旋转角度和旋转速度通过PLC的485通讯接口传送到驱动器的寄存器里，每次动作执行由PLC的一个输出点来触发。
3.2 台达PT伺服模式
伺服电机工作在台达特有的PR模式（即寄存器控制定位模式）下，工作时只需要等待触发信号，而不必接收脉冲序列，这也可以看做由内部预置的脉冲发生器来指挥运行。与传统的脉冲序列定位模式（在台达称PT模式，仍可以选有）相比，本机上应用PR模式的优点是：
（1）提高信号抗扰能力。如果伺服电机采用脉冲序列来工作的话，脉冲的传递线路极易受到电气干扰，但在PR模式下，不再有脉冲信号的传递，也就没有抗扰工作的麻烦。
（2）简化布线。PR模式省去复杂的双绞屏蔽线的布线的烦琐，特别在设备被控轴数多的时候，对比特别明显。
（3）提高定位运行品质。伺服电机在定位执行过程中，驱动器知道总的目标值，进而知道确切的脉冲偏差数，不象在PT模式下，一方面伺服的运行使得脉冲偏差在缩小，同时后续的脉冲又使得偏差在增大，因此PR模式在位置闭环运算中可以获得更好的控制品质。
（4）便于系统扩展。当系统要对更多数量的伺服轴进行控制时，只需要把它们分别联在RS-485总线上，对PLC的点数和位控输出的轴数没有影响，便于实现系统扩展。
（5）降低PLC系统成本。通常的系统中，因为对PLC输出脉冲的上限频率的轴数的特别要求，总是要功能相对要强的PLC类型，自然价格就相对要高。而在台达提供的方案中，PLC只要能完成基本的逻辑控制任务即可，实际应用中我们也是采用相对功能简单的模块来实现的。
送瓶传送带的变频器控制，也是同样道理，采用RS-485总线来传送速度指令。因为是数字通迅，速度传送没有偏差，同时也具有简化布线、便于扩展的优点。

.引言

　　台达ES系列可编程序控制器(PLC)，具有紧凑的外型、良好的扩展性和运算功能，因此这一系列PLC可以满足多种多样的自动化控制需要，同时结合具有价格优势的VFD-B变频器和PWS500S显示屏的运用，使其在解决用户实际的工业自动化问题时,具有很强的适应性。

　　2.条卷、并卷机电气控制系统类似，组成如下：

　　如上图所示电气控制系统主要由可编程控制器(PLC)，显示屏、变頻器组成。PLC完成所有数据的计算处理和整机工艺动作的逻辑控制。显示屏完成棉卷定长、预定长、总产、班产、出卷速度等工艺参数的设定与显示，并且具有故障报警显示功能。变频器通过与PLC的通讯，控制主电机完成低速、高速、点动慢速等工艺要求。

3．模块化的PLC软件设计

　　整个程序采用模块化设计，不同的工艺动作调用相应的子程序。调用过程按子程序的优先级别进行，实时性要求高的首先调用。

1). 初始化程序：主要完成数据处理工作。根据设定的工艺数据，通过计算为变频器通讯和参数显示做好准备，以及运行中的数据处理。

2). 变频器通讯程序：根据变频器的通讯数据格式，把计算好的数据写入变频器，完成PLC同变频器的数据交换。台达PLC与台达变频器的通讯有专用指令，非常快

捷方便。

3). 工艺动作程序：完成整机工艺动作的逻辑控制，例如：低速启动、高速运行、预定长减速、定长停车及自动（手动）换筒管等。

4). 故障处理程序：外围故障信号的采集、时序逻辑处理，通过指示灯和触摸屏进行故障信息的显示。实现整机的安全自停动作。

模块化的软件设计，大大提高了软件的可操作性与可维护性，同时程序结构具有良好的扩展性。便与针对不同客户的要求，进行满足用户要求的个性化设计。同时提高了产品的竞争能力。

4． 人性化的显示屏软件开发

作为人机对话界面的软件设计，充分考虑用户的具体使用要求，不同画面之间的切换简捷方便，提高用户的可操作性。主要包括以下内容：

1). 整机的操作说明。

包括整体机器设备的介绍，相当于帮助菜单，把整机的工艺操作说明，注意事项用对话框的形式提供给操作者。

2).故障报警与处理

　　实时显示出当前的故障信息，同时按照时间顺序统计出近出现的故障信息，有助于用户分析故障。对常见的电气故障问题提出建议性的解决方案。尽可能的提高故障处理的效率。

3).数据的设定与显示。

参数设定包括：班次、定长、预定长、车速（高速、低速）等。

参数显示包括：计长、班次、班产、总产、出卷速度、故障信息等。同时利用棒图以及曲线等图型形象地显示各种状态信息。

4).密码功能。

初始密码在机器安装调试时提供给用户负责人。用户可以修改设定不同等级的密码，用以保护用户工艺参数的唯一性、准确性。

5.变频器的运用

　　采用台达VFD-B 系列变频器,通过RS485口接收PLC的数据。例如：控方式，加减速时间，运转频率等。控制主电机完成低速启动、高速运行、预定长减速、定长停车等工艺动作。

6.结束语

　　台达ES系列PLC、VFD-B系列变频器、PWS500S显示屏的运用，为用户提供了可靠的、高性价比的电气控制系统。在大量的用户实际运用中体现了该系统的稳定性和可靠性。

．环锭细纱机简介：

　　上海二纺机股份有限公司的主导产品是棉纺毛纺厂使用的环锭细纱机，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。新型环锭细纱机，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；其次是采用先进的驱动控制技术实现十点曲线调速成形，从而实现了机械结构的简化、生产速度的提高、以及纱线支数和管纱成形的自动调节。

3．系统概述：

　　新型细纱机电气控制系统采用PLC控制整个纺纱落纱过程，具备纺纱过程所需的钢领板自动升降、留头率功能、中途停车后能自动记住纺纱位置跟踪开车、中途落纱、定长落纱等功能。可以设定和修改纺纱的各项工艺参数，实现定长落纱、机械落纱，可以根据用户的需要设定锭子的十点曲线长度和速度，以及班产量累计、设置密码保护及自动故障诊断等功能。对纺纱过程的锭速、前罗拉转速、前罗拉线速、捻度等进行计算并在文本显示屏上跟踪显示，并依据机器上各部分传感器自动协调控制，具有较高的系统整体抗干扰性。

4．整体控制系统方案

　　整体控制系统方案采用了台达DVP系列PLC。采用了一套台达DVP14SS11R作为PLC主机（输入：8点，输出：6点，继电器输出），选配了DVP16SP11R，16点I/O扩展模块（输入：8点，输出：8点，继电器输出），来组成40点PLC控制部分，采用一块DVP02DA-S，为2路模拟量输出模块，来分别控制主变频传动和钢领板升降变频驱动。使用台达平板型交流电机驱动器VFD-B-P系列变频器控制主传动电机和钢领板电机。显示单元部分采用台达TP04-AS2文本显示屏进行系统外部输入与纺纱各项数据的监控。

　　1、传动部分：包括主电机、吸风电机、钢领板升降电机、油泵电机及润滑装置、主变频器、升降变频器、清洁器装置、各种低压开关及接触器等。

　　2、三自动检测部分：该部分由三自动行程开关、停主电机接近开关、下钢领板接近开关、刹车片构成。其作用为落纱信号给出后能自动适应停车，自动留头，为重新开车降低断头创造条件。

　　3、变频器锭子速度控制：该部分由变频器、锭子传动部分、主电机构成，其作用是变频器依据程控器传输的锭子速度控制十点曲线自动调整锭子运行，提高纱线质量和产量。

　　4、数据检测部分：该部分由主轴、前罗拉测速光电管组成。功能为自动检测纺纱过程中主轴、前罗拉的运行数据，为计算班产量、锭速、前罗拉转速、前罗拉线速、捻度等工艺参数以及锭子速度曲线控制提供数据。

　　5、PLC控制部分：该部分由PLC主单元及IO模块、模拟量输出模块等构成，完成全机开关量输入、数据检测以及计算和过程控制，实现纺纱过程自动化和对机器运行情况进行监控。

　　6、显示单元部分：文本显示单元与PLC之间以通讯线实现连接，完成纺纱过程工艺参数显示设定，可直接设定锭子运行十点曲线，实现控制柔性化，同时对机器运行过程中出现的错误，实时监控反馈。

　　7、模拟量通讯部分：该部分由PLC的2路模拟量输出模块、变频器通讯模块部分构成，PLC的通讯接口与文本显示单元以通信线实现通讯完成参数设定显示，变频器以模拟量方式控制锭子运行速度曲线，整机的高可靠性和低成本极大的提高了机器性能比和市场竞争力。

图一：控制系统方案

5．PLC软件编程

通过台达WPLSoft软件对PLC进行软件编程，根据需要将不同功能的程序段分列，每个任务分别使用合适的编程语言如梯形图、语言等来完成。

(1) 梯形图编辑：

梯形图是使用得多的图形编程语言，其与电器控制系统的电路图很相似，具有清晰、直观、易懂的优点，很容易被掌握，特别适用于在系统中的开关量逻辑控制，具有可实时监控的特点，如图二，图三。

图二：梯形图

图三：输入指令图

(2) 指令编辑：

WPLSoft软件同时提供了指令编辑模式，进入指令模式编辑后，直接键入PLC完整指令，输入完成后的指令在编辑区中，左边为该指令在PLC主机的程序内存地址，可以清楚地得到指令在程序内存的相对地址，如图四所示。

图四：指令模式

6．应用效果

　　实际应用表明，采用新的控制系统方案后，全机将运动控制与驱动器功能集成在一起，系统具有较快的响应速度。前后罗拉严格同步，实现牵伸和捻度的精密控制，保证了高支数纱线的成纱质量，整套控制方案可靠性和抗干扰性能较优。同时由于纺织机械是一个竞争非常激烈的领域，因此成本也必须考虑在内，一方面是整体的硬件投资成本，另一方面是系统的运行成本。新控制方案的应用，比原先使用的方案硬件投资成本下降约25%左右，系统的运行成本基本持平，是一个比较有竞争力的产品设计。

图五：样机效果图

7．结束语

　　本系统采用了台达控制系统解决方案，将纺织机械和现代先进控制技术相结合，使控制系统的现场化和抗干扰性能得以极大提高。并使纺机产品能实现复杂的控制功能，大量数据的实时准确采集和共享也得以实现，大大提高了纺织机械的先进水平。利用“提高软件设计水平来降低硬件投入”的原则，极大降低了电气控制系统成本，台达PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活、操作维护方便的优点，有效的提升了产品的盈利能力，具有较高的应用价值。

前言：现如今塑料制品已经普遍应用在工农业生产和大众生活众多行业领域内，塑料制品相对成本较低，某些方面可以完全替换金属制品使用，性能也毫不逊色，人们日常生活中大量使用的盆、桶、瓶等物品均是塑料制品，本文介绍的塑料床垫制品也是人们生活中的必需品，市场需求旺盛，前景广阔。目前生产原料完全是无毒无害的化学原料，价格相对较贵，另外塑料床垫属于新型床垫产品，舒适耐用，冬暖夏凉，不会生虫，使用寿命也很长久，所以塑料床垫产品属于床垫用品，价格比传统的棕榈床垫高出许多，目前广泛应用在东南亚国家和地区，刚刚起步，随着社会发展和技术的进步，相信不久的将来塑料床垫逐步会替换棕榈床垫。

控制系统技术方案配置：详见下表

　　上述表格仅列举出控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、电磁接触器、电磁继电器、按钮、指示灯等）、检测传感器（接近开关、行程开关等）、变频器通讯电缆等，此处均不予赘述。

控制系统原理框图简要介绍：

　　塑料床垫成型机控制系统采用台达人机界面作为主站监控设备，充分利用人机界面DOP-A10THTD1三个通讯口，人机COM 1（RS232）连接下位PLC控制器COM1通讯口，通讯交换工艺参数数据；人机COM2（RS485）连接机头控制系统12台温控表，人机COM3（RS485）连接主机控制系统11台温控表，人机界面可以设定不同控制区域温度SV值，显示温度PV值；PLC通讯口COM2（RS485）通讯连接7台变频器，PLC通讯写入变频器给定频率、变频器启动停止命令，读取实际输出频率；人机界面设定电机目标转速，读取电机实际转速。

控制系统原理框图：

塑料床垫成型机工艺简要介绍：

　　塑料床垫成型设备机械部分分为机头部分和主机部分，化工原料添加进机头部分原料斗搅拌加温，经过在适当的工艺要求温度控制下，机头喷嘴加工生产出直径很细的圆柱形塑料丝，根据产品不同规格需要，更换模具可以改变圆柱塑料丝的直径，大量的塑料圆柱丝源源不断的输送到主机部分，主机部分不同区域温度要求控制不同，塑料丝经过模具加工处理，形成厚度、宽度一定的塑料圆柱丝网络交织的塑料成型制品，再根据设定的裁剪长度切割，从而可以生产出长度、厚度、宽度不同的塑料丝网床垫制品。

人机界面控制程序简要介绍：

　　主要分为主机温度控制、机头温度控制、变频电机速度控制、普通电机控制、变频器参数设置等画面，实现设备不同区域温度控制和塑料成型速度控制要求，同时可以监控设备工艺参数。

PLC控制程序简要介绍：

PLC控制程序主要分为下面几个部分：

　　1、模拟量处理：接受机头控制柜内2路模拟量信号，经过数学转换后，1路作为直流调速系统电机旋转速度实时数值，输出1路模拟量传送给机头控制柜ABB直流调速系统，做为速度给定命令；

　　2、温控表启动停止控制；

　　3、裁断控制程序，根据设定长度不同，不同气动元件组合动作实现塑料网状成型制品快速裁断控制；

　　4、变频器通讯控制：包括变频器启动、停止命令，设定线速度（m/min）转换为频率给定数值（Hz），读取变频器实际输出频率（Hz）转换为电机运行速度（m/min）数值。

　　5、快速输送控制，裁刀程序执行之后动作。

总结：

　　此次塑料床垫成型机控制系统结合台达HMI、PLC、变频器、温控器等自动化产品，为客户开发了一套稳定可靠的生产线系统，受到了客户和使用单位充分认可，此次新产品开发成功，现场参观的客户当即签订了在购买一套设备的意向书，为后续同类产品量产奠定了坚实的基础，再次证明中达电通是客户的合作伙伴。