6ES7212-1BB23-0XB8参数选型

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1 引言

　　数字化、智能化印刷机械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印刷机是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。

2 工艺自动化分析

　　高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的核心调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。

　　由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，PLC高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时更改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。

3 台达机电技术的自动化应用

3.1 系统原理设计

　　机床的控制以台达的DVP-EH型PLC为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEH　PLC 的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过485口控制四台变频器，支持MODBUS协议。

3.2系统配置设计

　　台达　PLC：DVP64EH00R ＋扩展DVP08XP11R。台达触摸屏：DOP-A57CSTD。台达变频器：VFD110B43A ；VFD004M21A。框架如图1所示。

图1印刷机系统配置设计

3.3 编程案例

　　（1）触摸屏显示报警。台达EH系列PLC提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。我们将编码器的信号线接入PLC的高速计数端子X0，X1，编码器的复位端子接X2，对应计数器为C251，Y23为主机运行，当编码器两相接错时，触摸屏显示报警M455,如图2所示。

　　　 图2 触摸屏显示报警

　　（2）通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但台达PLC与变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议，然后利用下条指令即可：

　　其中通讯命令装置地址为01，数据地址H2103，数据长度2个word。

　　两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将PLC中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。

　　（3）画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件－TP Editor提供了7个等级密码的保护，有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定，保护了用户的利益。因触摸屏有3M的内存，所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息，也设计了多屏PLC输入、输出状态监视画面，在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示，使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便，参见图3。

图3触摸屏画面设计

4 结束语

　　该系统配置取代了原日系品牌的配置，整体来说性价比要高好多，故障率也远低于原配置。现批量使用已有一年多，系统稳定性强，用户操作简单，维护方便，得到了用户的肯定。

　　一方面由于出口商品比较多，另一方面由于人们的生活水平不断提高，审美要求不断发展，纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度，一批制约印刷装备制造业发展、对行业产品升级换代和技术进步具有带动性强、辐射面大的相关关键共性单元技术和数字化、自动化印刷技术装备，对提高数字化印刷技术与装备的自主创新能力和技术水平，对打破国外印刷装备的市场垄断，对增强国际竞争力是非常有帮助的。日常消费品包装正在从单色向多色发展，市场潜力巨大。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备重点突破。

一、系统简介
　　该空调系统为风管式系统，风冷风管式中央空调系统与其他中央空调相比有新风的引入提高的空气的质量、温度较均衡、噪音小、可调节、安装简单、运行可靠、效率高和运行费用低等显著特点。风管机中央空调系统以空气为输送介质，其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同，是一个小型化的全空气中央空调系统。它利用室外主机集中产生冷/热量，将从室内引回的回风进行冷却/加热处理后，再送入室内消除其空调冷/热负荷。风管式机组系统简单，采用制冷剂和空气直接蒸发换热的制冷循环方式，无需中间传热媒体，减少了损耗，效率高。由于引入了新风，其空气品质能得到较大的改善。原理图如下所示，图中室外主机采用风冷方式。



该系统有如下几个特点：

　　夏季,制冷机组运行，实现冷调节；冬季,冷机配合热源共同使用，可以实现冬季采暖。在春秋两季可以用新风直接送风，达到节能，舒适的效果。
　　采用集中空调的设计方法，送风量大，送风温差小，房间温度均匀。送风方式多样化，能够具体情况制定不同的送风方案，增强人体的舒适性。
　　采用模块化主机，根据设置自动调节制冷量。室内及分区控制，各个室内及独立运行，分别调节各个区域内的空气。
　　维护非常方便，对发生的故障进行报警的同时在文本显示器上显示，维护人员可方便快捷地根据故障显示进行维护或修理。
　　可单独控制，也可集中进行控制，运行更加经济、节能。

二、系统控制
　　控制系统采用TrustPLC CTSC-200 PLC及其文本显示器TD2X。控制系统示意图如下所示：



CTSC-200 PLC及其文本显示器对新风机组监控如下：

可在文本显示器TD2X上起停风机电机及查看其工作状态
测量风机出口空气温湿度参数，以了解机组是否将新风处理到要求的状态
测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换
检查新风阀状况，以确定其是否打开
控制空气--水换热器水侧调节阀，以使风机出口空气温度达到设定值
控制干蒸汽加湿器调节阀，使冬季风机出口空气相对湿度达到设定值
保护管网，冬天防冻，自动停止风机，同时关闭新风阀门
对冷水机组的监控：
压缩机启停控制及状态监视
冷热水泵起停
蒸发器进出口温度
冷凝器进出口温度
压缩机进排气压力温度
油泵出口压力
冷凝器水流开关控制
蒸发器水流开关控制

三、TrustPLC CTSC-200 NTC扩展模块在系统中的应用
　　TrustPLC CTSC-200系列PLC特有的NTC混合输入扩展模块型号EM231 NTC，模块集成了四路模拟量采集通道，其中两路为温度传感器信号输入，用于直接连接NTC热敏电阻或PT100热电阻，另两路为电压电流型输入，用于连接压力传感器信号，特别适合与单机头中央空调系统的控制需求，使用NTC混合输入扩展模块的中央空调控制系统不再需要额外的NTC变送器，采样更加准确、稳定，又大大节省整体方案成本。

四、Copanel TD2X文本显示器在系统中的应用
　　系统上电后，TD2X首先进入欢迎使用画面，操作菜单分级显示，菜单包括系统运行状态、系统运行控制、系统参数显示、PID参数修改、电动阀开度调节。室内机组有两种控制方式，可以单独控制，也可以qunkong。当故障发生时，故障报警信息也通过TD2X来显示，直到故障得到确认和恢复。
　　Copanle TD2X是可编程控制器TrustPLC CTSC-200小型PLC系统的文本显示和操作界面，可在TrustPLC CTSC-200 PLC的编程软件中进行组态，使用非常方便。
　　TD2X可根据CPU内部的逻辑条件显示信息。在信息中也可内嵌数据，数据既可以显示，也可以由操作人员进行设置。也可以使用TD2X设置CPU实时时钟，访问CPU内存变量，或对开关量输入/输出进行强制。TD2X可以设置密码，以限制对设备的操作。TD2X还可以显示多达80条消息。

五、总结
　　在小型中央空调中使用TrustPLC CTSC-200可编程控制器及其文本显示器Copanel TD2X来做为小型中央空调监控系统的控制硬件，不仅降低空调成本，而且具有如下优异的系统功能：　　
多种控制方式，可以通过文本显示器TD2X实现多个室内机组qunkong或独立控制。
监测各机组出回风温度及各机组运行状态。
可通过TD2X设置空调运行参数。
自检反馈和报警功能。
冷水自动控制温度调节，可随意调节各房间的温度。
可根据日历表规划和时区设置自动启动。
参数设置带有密码保护。
NTC传感器直接接入控制系统，无需额外变送器，大大解决整体方案成本，且采样更准确、更稳定 。

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、XY轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。
一 四轴联动简易机械手的结构及动作过程
　　机械手结构如下图1所示，有气控机械手（1）、XY轴丝杠组（2）、转盘机构（3）、旋转基座（4）等组成。

图1 机械手结构图
　　其运动控制方式为：（1）由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手（有光电传感器确定起始0点）；（2）由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动（有x、y轴限位开关）；（3）可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转（其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成）；（4） 旋转基座主要支撑以上3部分；（5）气控机械手的张合由气压控制（充气时机械手抓紧，放气时机械手松开）。
　　其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。
　　步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。
二 控制器件选型
　　为达到jingque控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：
1. 步进电机及其驱动器
　　机械手纵轴（Y轴）和横轴（X轴）选用的是北京四通电机技术有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.5A。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双极恒相电流驱动，大3A的8种输出电流可选，大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器大输出电流值为3A/相（峰值），通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。
2. 伺服电机及其驱动器
　　机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMA5AZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式（脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500Hz ；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C 通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA5A3A1A，适用于小惯量电动机。
3. 直流电机
　　可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57BL1010H1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的BL-0408驱动器，其采用24～48V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。
4. 旋转编码器
　　在可回旋360°的转盘机构上，安装有OMRON公司生产的E6A2增量型旋转编码器，编码器将信号传给PLC，实现转盘机构的jingque定位。
5. PLC的选型
　　根据系统的设计要求，选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。
三 软件编程
1. 软件流程图
　　流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。

图2 软件流程图
2. 程序部分
　　由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。

图3 程序列表
四 结束语
　　四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由PLC控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成
　　PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中