西门子模块6ES7221-1EF22-0XA0技术数据

西门子模块6ES7221-1EF22-0XA0技术数据

　1 引言
　　在毛纺和麻纺的工艺流程中针梳机的主要作用是将生毛（麻）条通过并合、梳理、牵伸、除杂变成供下一道工序使用的熟毛（麻）条。F73系列针梳机是天津纺织机械厂根据我国国情自行开发设计的新一代针梳机，适用于羊毛、亚麻及化纤的纯纺和混纺原料。早期的FB系列针梳机主要采用继电器控制，具有简单的计数功能已不能满足现代纺织行业的需求。为此我们开发了以PLC为核心的控制系统。
　　可编程控制器以微处理器为基础，综合微电脑技术、自动控制技术以及通信技术，专为工业控制设计，抗干扰能力强，可在恶略的工业环境中与强电设备一起工作，运行稳定可靠。近年来纺织行业和很多设备都将PLC应用于电气控制。
　　本文介绍了以OE MAX 的NX70型PLC为核心，结合变频器调速系统、人机界面显示系统、传感器检测系统以及门罩安全系统构成针梳机电气控制系统，使得出条速度、条杆质量都有很大提高。
　　2 F73系列针梳机系统组成和特点
　　F73系列针梳机电气控制系统充分采用当今先进的计算机技术和工业控制技术，采用OE MAX可编程控制器，解决现有继电器控制无法解决的故障率高、电气参数和工艺参数不可调的缺点，使整个电气控制系统的控制水平大大提高，充分反映了我国纺织行业的电控技术的发展方向，其系统组成如图1所示。
　　

PLC为本系统的控制核心，与变频器通讯方式为RS485通讯，与触摸屏通讯也为RS485通讯，运行稳定可靠。本系统需要控制的电机共四台，其中主电机为变频器控制，对于提高条杆质量有很大的帮助。本系统中需检测信号包括速度、断头、缠罗拉等工艺信号和门罩、气路等故障信号以及操作按钮等控制信号。本系统进线电源为交流380V，既可采用五线制也可采用四线制。
　　3 PLC控制
　　3.1 PLC选用
　　该系统中，选用OE MAX公司的NX70模块化小型可编程控制器 ，其中电源模块选用NX70-POWER2、处理器模块选用NX70-CPU70P2、输入模块选用2块NX70-X16D、输出模块选用1块NX70-Y16R、插槽地板选用NX70-BASE03。该组合选用专为本系统设计，具有一定经济实用性。
　　3.2 PLC的I/O分配
　　PLC的I/O分配参见附表：
　　

　　3.3断头检测
　　断头检测包括左右喂入断头检测和出条嘴前断头检测，左右喂入断头采用工艺接点检测方式，当喂入的毛（麻）条出现断头时，PLC判断是左断头还是右断头信号后，自动在界面上显示对应的故障信号并通过位于两侧的断头指示灯显示相应一侧的故障信号。前断头检测可采用两种检测方式，一种为工艺接点检测方式，一种为光电检测方式，无论哪种检测方式PLC都将作故障信号处理。无论前断头还是左右断头，只要PLC检测到断头信号，都将作停机处理，并通过界面和故障指示灯将故障信号显示出来，待故障处理完毕，方可重新开车。同时考虑到用户在实际使用中，需要切除左右喂入断头，在界面中设置了切除按钮，用户可根据实际情况选择断头是否切除。
　　4变频器和触摸屏的选用
　　本系统中主电机采用变频器进行调速控制，实现了电机的软启动和平滑无级调速，减少了电网的冲击电流，消除了机械冲击和电网冲击对电机造成的损害，延长了电机的使用寿命，提高了生产效率和条杆质量。本系统选用了安川的VS-606V7系列变频器。
　　为了实现与PLC、变频器的通讯，本系统触摸屏选用了HAKKO的V606iM10。主界面设置如下图所示：
　　

　　界面设计具有故障自动显示功能，电气参数和工艺参数可进行加密设置，即可设置使用者的优先权。同时运行状态中可显示频率、速度、牵伸倍数、定长等实时参数。本界面中还加入了操作帮助，给操作人员带来了很大的帮助。

　　一、背景：某市轻轨道岔分单开关节型道岔、多开关节型道岔、可扰型道岔三种类型。关节型道岔多在站场和停车场内，每年运行10万次左右，每三分钟完成一次道岔转换。对道岔控制的可靠性、安全性、适时性要求比较高。
　　二、工作环境条件：
　　1、控制柜放于露天，高温、寒冷、多酸雨、盐雾天气，有强烈的电磁场干扰。
　　（1）、温度：-10---+80摄氏度;（2）、湿度：10%---95%。
　　2、技术要求:（1）MTBF=50000；
　　(1)、安全系数As=2.1；（2）、Run_Time=4.58 秒/转；
　　(3)、Run_Frequence：每隔3 分钟转一次。
　　三、系统方案设计：
　　由于安全性、可靠性要求较高，故采用一主一热备份的双CPU抗干扰冗余系统，两路供电回路，三点检测两点有效的检测回路，故障显示采取复示电路。输入输出点数统计如下:
　　DI：29点 AI：2点 DO：18点
　　

　　2、方案论证及确定：
　　A、 轻轨道岔控制的特点：
　　输入、输出的点数不多，单开关节型道岔的控制点数在60点以下，多开关节型道岔控制的输入/输出点数也在一百点以下。故选用小型或微型控制器就可以了。
　　（1） 由于需与上位中控室、列车运行自动监控系统（ATP）、列车驾驶（ATO）协同配合动作，并且需经常在线获取技术支持、维修和服务，所以要求网络通讯功能强大。
　　（2） 就地控制现场环境恶劣，不设工控机，由于需计算道岔转撤停靠号数（并需把该信号输出给LED显示屏）、转撤行程及调速，故需运算能力强、精度高的PLC。
　　B、控制器硬件选型：
　　德维森PPC PLC属于一种开放型、柔性的PC—BASED 控制系统；PPC31 – 除了PLC功能,同时具有Intranet, Java,及Web Server功能:
　　. PPC31与A-B PLC5 具有相同功能与相同指令,编程方便、指令丰富、功能强大；
　　. PPC31亦可执行C/C++程序, Java程序；
　　. PPC31可发送e-mail；
　　. PPC31具有Web server功能, 网站,网页尽在PPC31中；
　　利用网际网络,在世界任何地方,透过网络浏览器(Web Browser)。
　　就可与远程的设备或现场沟通。
　　抗干扰能力强，可靠性高；MTBF=57766。
　　C、方案确定：
　　选用四级控制方案，即中央控制室通过ENTHERNET网际网路实现全自动控制；若网际网路出现故障，在现场触摸屏（HMI—GOT）上输入指令，运行PLC控制程序，实现自动转撤，若一个PLC出现故障，自动启动另一热备份PLC；若双PLC都出现故障；可通过操作现场手操箱---继电器硬联锁箱上的按钮实现手动转撤道岔；若整个电气控制回路都出现故障，可通过人工摇臂摇动齿轮箱实现人工转撤道岔。
　　5、技术设计：
　　 (1)硬件电路设计：（略）
　　 (2)软件设计： 输入、输出点数统计
　　 (3)软件编程：参见BUTERFLY。
　　6、安装、调试：
　　A、 模拟调试实验：
　　B、 联合调试实验及其大纲：
　　C、 现场施工、安装调试及其验收报告：
　　7、小结：
　　本控制系统由于既保留了传统的继电器硬接线联锁，又应用了先进的PLC冗余控制、触摸屏组态监控及手动控制、网络通信及远程WEB站点技术支持、维修服务。所以，基于柔性控制的开放的PPC系统比传统的逻辑控制器给用户带来了更安全、更可靠、更方便的技术服务

1 引言
在自动生产线上，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。

2 控制要求
      对小车运行的控制要求为:小车从原位A出发驶向1号位，抵达后立即返回原位;接着又从原位A出发直接驶向2号位，抵达后又立即返回原位;第三次还从原位A出发，直接驶向3号位，抵达后仍立即返回原位，如图1所示:

图1 小车行驶示意图

根据工作需要，可以将上述三次运行作为一个周期，每个周期间小车可以停顿若干时间。也可以无须停顿而重复上述过程，直至按下停止按钮为止。

3 PLC选型及I/O接线图
      根据控制要求，系统的输入量有:启、停按钮信号;1号位、2号位、3号位限位开关信号;连续运行开关信号和原位点限位开关信号。系统的输出信号有:运行指示和原位点指示输出信号;前进、后退控制电机接触器驱动信号。共需实际输入点数7个，输出点数4个。选用日本三菱公司F-20M产品，其输入点数12，输出点数8。小车行驶控制系统PLC I/O接线图如图2所示:

图2 PLC I/O接线图

4 控制程序设计
小车运行控制过程如下:
(1) 小车处于原位　压下原位限位开关SQO，X401接通Y430，原位指示灯亮。
(2) 小车行驶至1号位返回原位　按下启动按钮SB1，Y431被X400触点接通并自锁，运行指示灯亮并保持整个运行过程。此时Y431的常开触点接通移位寄存器的数据输入端IN，M100置1(其常闭触点断开，常开触点闭合)，M100和X402的触点接通Y432线圈，前进接触器KM2得电吸合，电动机正转，小车驶向1号位。当小车到达1号位时，限位开关SQ1动作，X402常闭触点断开Y432线圈，KM3失电释放，电动机停转，小车停止前进。与此同时X402接通移位寄存器移位输入CP端，将M100中的“1”移到M101，M101常闭触点断开，M100补“0”，而M101常开触点闭合，Y433接通，接触器KM4得电吸合，电动机反转，小车后退，返回原位。
(3) 小车行驶至2号位又返回原位 当小车碰到原位限位开关SQO，X401断开Y433线圈通路，KM4失电释放，电动机停转，小车停止。X401与M101接通移位输入通路，M102接通Y432线圈，小车驶向2号位。当小车再次到达1号位时，虽然SQ1动作，X402动作，但因为M102和X402仍接通Y432，M100为“0”，所以不影响小车继续驶向2号位。直至小车碰到2号位限位开关SQ2，X403断开Y432，小车才停止前进。与此同时，X403与M102接通移位输入通路，将M102中的“1”移到M103，M103为“1”，其余位全为“0”。M103接通Y433线圈，小车返回原位。
(4) 小车行驶至3号位再返回原位 当小车碰到原位限位开关SQO后，小车停止后退。同时M103和X401接通移位输入通路，M104和X404接通Y432，小车向3号位驶去。小车再次经过1号位和2号位，但因为M100~M103均为“0”，不会移位，M104和X404仍接通Y432，直到小车碰到3号位限位开关SQ3动作，X404才断开Y432线圈，小车才停止前进。这时M104和X404接通移位输入通路，M104移位到M105，M405为“1”，其它位为“0”，M105和X401接通Y433，电机反转，小车后退返回原位。
(5) 小车运行一个周期 小车运行一个周期返回原位后压下原位限位开关SQO，X401又断开Y433，小车停止运行。同时M105和X401接通移位输入通路，M105移位到M106，M106为“1”，其余位为“0”，即M100~M105的常开触点均为断态，这时如果连续运行开关S仍未合上，X405仍断开，那么移位寄存器不会复位，M100仍为“0”，则小车正向出发往返运行三次(一个周期)后，就在原位停下来了。
(6) 小车连续运行与停止 如果需要小车在运行一个周期后，继续运行下去，则合上连续运行开关S, X405、X401和M106接通复位输入端R，移位寄存器复位，M100重新置“1”，M100与X402又接通Y432，小车又开始第二个周期的运行，并且一个周期又一个周期地连续运行下去，直到按下停机按钮SB2, X407触点断开，Y432和Y433线圈断开，小车才会立即停止运行。同理，如果发生意外情况，不论小车运行在什么位置，只要按下停车按钮SB2，电动机立即停转，小车停止运行。
小车PLC控制系统梯形图如图3所示:

图3 PLC控制梯形图

5 结束语
      自动生产线上使用的转运小车，是常用的生产设备，它运行正常与否，对生产影响很大。该控制系统具有简单可靠地优点，有借鉴的价值。

1 引言
      可编程序控制器随着其功能和外围接口模块的不断增加，在工业控制场合的应用越来越广泛，将逐渐取代工业控制中的某些专用设备，从而使控制系统的成本降低、体积缩小、控制方式易于改变。PLC的功能很强，除逻辑运算外还可以完成复杂的数学运算和完善的通信能力，用PLC超强的功能实现自动张力控制可以减少系统的复杂性，提高系统的性价比。
      本文介绍了在某外资企业宽幅六色转移印花机改造过程中，采用欧姆龙CPM2A的计数和模拟输出功能取代放卷装置的自动张力控制器的应用。
2 CPM2A可编程序控制器
      CPM2A是一种紧凑的、高速度的可编程序控制器，在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、高速计数器输入和中断、脉冲输出位置控制、模拟量设定、间隔计时器中断和时钟功能，以及完善的通信能力等。CPM2A的基本单元有20、30、40或60点I/O端口，有三种输出方式可选(继电器输出，漏型晶体管输出和源型晶体管输出)和两种电源可选(100/240V AC或24V DC)。CPM2A可以外接扩展I/O单元和模拟量I/O单元，CPM1A-DA041就是一个四通道的模拟量输出单元，其模拟量输出有电压型和电流型，其输出信号范围完全满足工业控制的要求，并且输出端子与内部电路之间采用光耦隔离。
3 放卷装置自动张力控制原理
      转移印花机的印刷质量，完全取决于放卷和收卷的张力控制，该机器在改造前采用的是手动张力控制，成品率较低，其产品质量完全取决于工人的熟练程度，所以，在整机的PLC控制改造过程中，也对张力控制部分一并改造，为了减少改造费用，选用了欧姆龙CPM2A-60CDR-D型可编程序控制器和CPM1A-DA041模拟量输出模块构成控制系统。其张力控制逻辑框图如图1所示。

自动张力控制的目的是控制印刷纸运动的线速度一定，据此，当放料轴转动一圈时，材料行走的距离如下:


由，式中d2及P为已知数，因此，d1的变化可由Pn的计算求得，所以可以将其转换成4～20mA的模拟信号输出，送到放大器用以控制离合器、刹车器、马达，以得到适当的张力。
根据以上原理，选用欧姆龙CPM2A-60可编程序控制器和模拟量输出扩展单元CPM1A-DA041作为中心控制单元，采用译码器检测测量轮的转速，采用接近开关检测放料卷的转速，通过计算利用CPM1A-DA041输出模拟信号以控制离合器达到恒线速的目的。其控制接线如图2所示:

4 控制软件流程
      基于等线速度张力控制原理以及上述分析结果和控制系统接线图，为了实现张力控制将接近开关的输入00004设置成中断输入(计数模式)，译码器输入00003设置成计数模式，开始前通过拨码盘输入P值(d2值固定不变，由程序设定)，并将Pn的值与模拟输出4～20mA(0000～1770Hex)相对应，即输出标定。系统软件流程如图3所示。