6ES7231-0HC22-0XA8技术支持

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一 项目简介 

1.1 行业分析 

倍捻机主要应用于纺织行业，加捻后的纱线能够提高原纱的性能，便于在纺织上的应用。目前大多数中小型机械厂均参照国外的机械构造进行改装来实现，早期时候控制一般是由一个主电动机来带动的，通过齿轮箱传输动力来做锭子的旋转、卷绕辊转动、横向行动的移纱杆重复运动这三个部分的动作。每一个传输动力的零件依靠4个齿轮箱来传输动力，横向移动移纱依靠成形的凸轮来工作。如图1-1

 
图1-1 齿轮箱

1.2 方案背景 

传统的倍捻机齿轮箱有工作难度大、工作的时候噪声非常大、漏油现象，尤其是变换生产品种的时候要花的时间长和步骤复杂等缺点。当纱线品种不同时，齿轮箱的齿轮尺寸以及定型凸轮的结构，所以齿轮箱的灵活性不够强；而且由于这样的机械架构导致了倍捻速度不能够太快，严重影响了工作效率；后是其价格也相对较高。而采用我们永宏PLC作为控制核心，在成本和工作效率能够大大提高，而且针对不同的工艺的要求能够简单的进行修改。 

1.3 客户需求 

倍捻机在做生产的时候，有两个重要的质量要求：对纱线进行卷绕时，纱线成型的纹理是不能够重叠的；其次，纱线成筒后，两边不能够出现掉线的问题。在这个的基础上，还要求整个机器的启动配合，主要包括锭速电机、卷绕电机以及移纱杆横动速度的同步。 

1.4 解决方案 

1.4.1 防重叠设计 

纱线出现重叠现象主要是由于卷绕与横动速度配合问题导致，因此在程序中，将横动速度设置为三个，并且增设了软边缩进。此方法不仅可以让重叠概率大大降低，而且软边缩进在一定程度上也能够打乱有规律的布线，从而进一步减小重叠的可能性。 

1.4.2 防掉线设计 

纱线的掉线问题主要原因有三种：机械振动；脉冲输出错误；工艺参数设置不够良好。在脉冲输出错误方面，采用的是子程序计算完全后再进行使用，并且尽量在满足运行要求的条件下简化伺服流程，降低出错的概率。 

1.4.3 启停同步设计 

两台电机均采用的是变频器控制，考虑到机械惯性等外在因素后，对锭速变频器设置一对加减速时间，然后通过内部的一个函数计算，得出卷绕变频器的一对加减速时间，使得两台电机启停能够同步。而横动的同步，则是通过通讯读取卷绕变频器的时候频率通过一些计算，转换为伺服横动的速度，然后使用伺服命令动态修改速度的功能，以实现伺服横动的同步要求。 

1.5 实施结果 

采用FBs- PLC作为控制核心，配合变频器、伺服电机、触摸屏实现倍捻机的功能，不仅在工艺设置的可调节性占有优势，而且整个机器的启停阶段也可以做到良好的配合，以确保捻度的保持性。由于机械的构造干扰比较大，将屏蔽及接地设计好，对于机械的良好运行也比较有保证。 

二 控制系统设计 

2．1硬件配置 

设备的控核心为永宏FBs-14MC主机，FBs-CB5通讯扩展板1块，以及11KW及7.5KW变频器各一台，伺服电机一台。该主机配有8点输入和6点输出，自带一个RS232通讯口，通过加FBs-CB5通讯模板实现PLC与双台变频器的通讯。配永宏HU070S-00触摸屏一台，该人机采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主机自带两个通讯口。

 
图2-1 硬件配置图

2．2控制工艺流程设计 

步骤一：机器上电后伺服自动复位寻找中心位置，进入机械运行的准备状态。 

步骤二：使用触摸屏与PLC做通讯，并直接在触摸屏上对工程参数进行设置，主要是机械方面的参数；其次是根据工艺要求对工艺参数进行设置。 

步骤三： 参数设置完全后，便可进行启动。三个部分动作同步运行起来，伺服横动根据成型长度做往返运行，分别根据停摆速度、上摆速度、软边速度运行一定的次数组成一个大的循环。 

步骤四：当按下停止按钮，三个部分同步停止。此时，伺服停止位置是不确定的，当再次启动时，程序能够实现衔接上次停止的状态继续运行。 

以下是控制工艺流程图。

 
图2-2 控制工艺流程图

2.3软件设计 

2.3.1 变频通讯的配置 

永宏PLC与变频器做RS485通讯，分别对通讯参数进行设置，并将卷绕变频器设为2号站，锭速变频器设为3号站，通讯参数设置表格如图2-3.

 
图2-3 变频通讯参数设定

然后是在PLC上编写通讯程序，如图2-4

 
图2-4 变频通讯程序

三 设备调试 

该设备的技术难点在于如何防止重叠的出现，出现重叠的话，在线筒运转时会出现明显的线痕，通过调节软边参数及对应的伺服横动速度与卷绕之间的比值，就可以得到想要的结果。

四 总结 

4.1实施效果

4.2 应用体会 

永宏FBs系列主机性能卓越、可靠稳定、操作简便的特点在此案例中得到深刻的体会。FBs系列PLC以永宏自行研发的SOC为核心，整合中央处理器(CPU)、硬件逻辑处理器(HLS)、高速通讯口、高速计数器/高速计时器，NC定位等为一体，速度更快，稳定性更强。WinProladder编程软件，通过表格的形式配置通讯、高速计数、脉冲输出等功能，操作更方便、快捷。 

在使用NC定位程序时，应该将干扰等外界因素排除，不然可能影响到jingque的定位，其次永宏PLC在做485通讯时，不管从通讯延时等方面都是比较好的。

1 概述 

邯钢二轧厂型钢自动堆垛设备已得到应用，满足了型钢自动堆垛的需要。对减轻工人的劳动强度，提高型钢的包装质量，增强市场的竞争力，提高经济效益和社会效益创造了良好的条件。在我国的钢材行业中，钢材包装质量与国外同行业相比相对较差，多为人工堆垛。存在诸多缺点： 

1)生产效率低，使轧制生产与包装产生脱节，造成中间库存大。 
2)劳动强度大，人工费用高。 
3)包装质量差，很难达到咬合堆垛，紧密平齐。 

该套设备很好的解决了以上问题。该生产线采用PLC机实现自动控制，其码垛方式槽钢是3根/层，8层/垛，角钢为3根，2根交替式堆垛结构，堆垛速度约为5min/捆，堆垛的型钢品种为14#～20#槽，12.5#～14#角钢，定尺长度范围≤10m。自使用以来，效果良好。完全符合国家堆垛包装标准GB2101-89。 

2 设备结构设计及组成 

型钢自动堆垛的生产线，主要由以下设备组成： 

1)几组输送辊道； 
2)1#、2#拨钢机； 
3)链条式移钢检查台架； 
4)改尺钢收集机构及处理台架； 
5)堆垛移钢台架； 
6)分组机构；定位机构； 
7)平移堆垛机构；翻转堆垛机构； 
8)垛台升降机构； 
9)钢垛压紧机构； 
10)升降钢垛运输辊道。 

输送辊道选用单传辊道，当非连续的少数电机出现故障时，不影响其他电机的使用。1#、2#拨钢机选用链条拨爪拽引；链条(平速片)速度0.34m/s。改尺钢的收集机构选用气动；分组、定位机构、平移、翻转机构、升降、压紧机构均采用液压驱动。电机拖动全部采用交流，控制采用KJW-300N无触点开关柜。 

3 控制系统的设计 

选用了OMRON公司的C60型PLC，其控制系统传感器分布在各动作的极限位置。在PLC自动控制系统中，主要的检测元件有：光电开关、电磁感应接近开关、操作按钮等，共计32个输入信号。执行部件主要有：辊道电机、分组和定位机构、平移行走机构、翻转机构、垛台升降机构、钢垛压紧机构等28个输出点。生产线中执行元件和检测元件的种类及数量较多，PLC所选型号要能满足其控制系统I/O点分配需要，并适当多空出几个输入点，以满足生产改进的需要。 

为了提高型钢自动堆垛生产线运行的可靠性，保证人机结合工作方式下的人身安全，除选用优质元件外，还采用了许多有效的保护措施。例如：为了保证型钢在运行过程中的可靠性，设置了编组限位光电开关和极限位牲的电磁感应接近开关，其信号输入PLC中，决定是否下一个程序开始，或者实现紧急停车。除此之外，还有变频过流保护，液压系统压力检测、故障指示、零位保护、安全线报警等。为了提高系统的可维护性，在操作盘上设置了状态信息指示和故障显示，并设有手动装置，当自动出现故障时，可靠手动操作实现码垛。在PLC系统内部设置了故障自动诊断功能。当出现故障时就自动停车，实现自我保护，并在PLC显示器上有灯光闪烁，提醒故障点。为了便于操作，缩短维修时间，在PLC控制软件中，巧妙地运用了HR保持型继电器和计数器的保持性，使得码垛生产线可以在任意时刻停车，在排除故障后，不必手动调整即可继续正常运行。其控制系统的工作流程如图1所示。

 
图1 控制系统的工作流程

4 设计要点 

1)保证自动堆垛系统连续正常工作，在矫直后的型钢上检查台架时，应保证钢与钢之间有一定的间距，这样就要求1#拨钢机每拨完一根钢，检查台架上链条移动一定距离，以保证钢的检验，改尺钢的收集，钢材单根或双根送入输送辊道。 

2)由于型钢中槽钢堆垛要求每层三根相咬合在一起，角钢堆垛需要先三根后两根，通过平移和翻转交替动作完成，为此需要可靠、准确的分组、定位机构。以满足不同品种、规格型钢的堆垛。其中角钢分组仅在生产角钢时使用，在槽钢生产时需要打到降落位置，然后停角钢分组的控制柜，以免误操作。 

3)由于型钢堆垛在翻转过程中0°～90°型钢设备重力与翻转动力方向相反，而在90°～180°时，型钢及设备重力与翻转动力相同，这样就有一个向下的加速度，如果任其自然翻转，翻转过程中产生剧烈抖动，容易造成事故，以至该设备不能正常使用。因此在设计中采用了液压阀进行保压，很好地解决了上述问题，使该设备在翻转过程中非常平稳。系统的工作压力为8～10MPa。根据实际情况可调整。 

4)型钢堆垛时，垛台每放一层钢，必须自动下降一定高度，保证垛台平面始终保持在原始高度。 

5 结束语 

二轧厂自行研制的型钢自动堆垛机报警功能强，可靠性和自动化程度高；操作灵活方便；完全适应型钢自动堆垛的需要。自动堆垛机的投入使用，大大减轻了工人的劳动强度，并改善了工人的工作环境。使用效果良好，具有广泛的推广价值。

本文介绍了永宏PLC在全自动厚片吸塑机上的应用，控制核心采用的是性能稳定，的FBs系列经济型主机；达到良好效果的同事降低可成本；配合拥有较高性价比的Unicon触摸屏实现操控界面，使得控制简单而直观高效。 

一、引言 

吸塑机（又叫热塑成型机）是将加热塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等热塑性塑料卷材吸制成各种形状的包装装璜盒、框等产品的机器。它是针对塑料片（板）材，进行加热，利用模具，真空或压力使片（板）材变形，达到要求的形状和尺寸，辅以配套工序，实现应用目的。主要分为薄片吸塑机与厚片吸塑机。应行业主要有塑料包装行业，食品包装行业，医药行业，工业冷却塔冷却水导流板壁板、汽车材料、卫生器材等制造行业。部分厂家仍采用继电器控制模式，替换为PLC控制，可以简化电路，实现自动控制，是必行之方向。

二、一般方案 

吸塑器主要构造是由给料、拉料、上下电加热炉、下闸、多功能可调尺寸、下模盘、上模、上闸、刀闸、切片、放片及配以真空装置等构成；以气动装置为主动力源，其拉片、送片采用电动、减速器，时间继电器，中间继电器，行程开关等电器组成全自动控制系统。 

三、永宏方案 

根据客户点数要求以及实际情况，选用MA机型加相关开关量扩展；变频器控制上采用外部功能端子组合切换的形式控制变频器的速度，实现不同情况下不同的拉/退片速度。 

1、硬件配置： 

永宏PLC：FBs-32MAR2-AC 

永宏I/0扩展模块：FBs-16XY 

永宏Unicon七寸触摸屏：HU070E 

台达VFD-M变频器 

2、程序设计流程图：

3、部分程序设计:

4、触摸屏设计:

所有动作均在热炉进到位后动作，在片材足够软化则加热时间未走完也可以提前拉片，利于后续的动作进行。拉片长度通过定长与单圈长度的计算得要计的脉冲数；转轴上的编码器反馈脉冲信号进入PLC高速计数器，计数到达时利用中断快速响应，可以比较准确的拉片。 

编码器转一圈发600个脉冲，采用A B*4的计数方式，将精度提高了4倍。拉片到位的同时，刀闸部分自动进行切片、放片工作，简单而高效。 

此处由于变频率选择无需外部供电，将其挪到了扩展模块上，因此无法采用永宏的IMDIO指令，在中断时立即停止变频器，有1个周期时间的延迟；但已达到控制要求，所以不将其与主机上的点数调换亦可。 

四、应用体会 

此项目为吸塑机标机，动作比较固定，拉片精度要求不是特别高，利用变频器带动链条拉片配合中断控制可以很好的实现。永宏PLC简单易学的编程手段给客户使用与维护调试带来了很大的便利；采用经济行主机给客户带来了稳定完善的功能，且，具有竞争优势。