6ES7214-2AD23-0XB8详细解读

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1、引言
 　　超声波布料切割机主要用来制作无尘拭布（洁净布），无缝缝润等化纤、尼龙类布料。
 　　无尘布是常用于电子产品、光学仪器以及其他在无尘生产环境中制作的零部件清洁用布，无尘布具有柔软、弹性大、易变形以及无脱毛、无崩布边等特点，因此，对该布料对布料的分切加工也有着特殊的工艺要求。
 　　超声波布料切割机是针对无尘布的特点，专门设计制造的专用机械。具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。可避免的“激光切割机”存在的切边粗糙、焦边、起球等缺点采用德维森科技(深圳)有限公司开发生产的 V80 系列小型 PLC 为超声波布料切割机提供了一个价格低廉和可靠高效的解决方案。本文从超声波布料切割机的关键技术入手，阐述了 V80 系列 PLC 在超声波布料切割机控制方案中的应用情况。
 　　2、关键技术
 　　超声波布料切割机有 2 个主要关键技术，一个是超声波产生技术，另外一个是布料的传送和切割技术。超声波布料切割机的工作原理是通过陶瓷振子加电压产生超声波振动，再经增幅放大，使刀头刃具产生高速振动，可用来切割布料，塑料等材料。
 　　超声波布料切割机重要的环节就是实现布料的jingque传送以及高速切割。超声波布料切割机每次布料的传送长度要求一致，而且布料的传送和切割速度要求能够达到快以提高生产效率。同时，在切割时要求不能产生黑边现象。
 　　3、系统方案
 　　针对超声波布料切割机的特殊工业要求，本文提供了一个价格低廉和可靠高效的解决方案。主传送马达采用步进电机代替伺服电机，切割电机采用交流异步电机。压布挡板的控制，进刀，退刀的控制以及布料的安装等均采用气缸来控制。
 　　电气控制采用德维森科技(深圳)有限公司开发生产的V80系列中的M32DR-AC/S以实现所有控制，并通过触摸屏来实现对布料切割长度的设置以及累计产量的统计，机器的启动停止控制也有触摸屏设定完成。
 　　M32DR-AC/S 为具有运动控制的小型 PLC，基本配置为 16 个输入点以及 16 个继电器
 　　输出点。且带有 2 路单独的速度高达 50KHZ 的 PTO/PWM 输出接口和 2 路全功能（ABZ 三相）的高速计数接口。
 　　超声波布料切割机的基本控制流程如下
 
 传统的切割机在切割一次后必须将刀具归位的方式比较，采用 M32DR-AC/S 方案节省了切割刀具的进退刀过程，可实现从左到右切割一次，下次再从右到左切割，大大提高了整体切割速度。
 　　由于 V80M32DR-AC/S 的脉冲输出具有速度可任意设置，多可设置 256 段不同加减速曲线，并且脉冲输出jingque，驱动电路抗干扰强，从而保证 V80M32DR-AC/S jingque地控制传送布料的步进电机，切割的交流异步电机以及气缸运动。本系统设定 5 段加减速频率，分别为 2 段加速，2 段减速，1 段高速稳定输出，可设置的小布料长度在小于 5cm，布料宽度可灵活调整。因此，采用 M32DR-AC/S 的解决方案具有功能强，精度高，成本低，的特点。
 　　V80M32DR-AC/S具有2路高速脉冲输出的功能，脉冲输出具有三种设置功能模块，分别为：普通模式脉冲串输出（PTO）设置(N_PTO_S)；平滑模式脉冲串输出（PTO）设置(B_PTO_S)；多段模式脉冲串输出（PTO）设置(M_PTO_S)；脉宽调制输出功能块为：脉
 　　宽调制输出（PWM）设置（PWM_S)；运行功能块为：脉冲输出运行（PLSRUN）。本系统采用多段模式脉冲串输出设置(M_PTO_S)模块，每一段频率脉冲需要5个参数，
 　　如果有N段加，减速曲线，则需要N*5个参数。5个参数分别为：，起始周期（单位可为ms或者us）频率则为周期的倒数；第二：递进周期T（bit0~bit14 有效，bit15 为递进方向控制位，1 为减，0 为增）；第三：递进间隔脉冲数N，即每隔多少个脉冲，变化一次频率；第四：当前段脉冲数，以这个方式输出的总脉冲个数；第五：方向输出线控制字，是否和外部的方向线绑定输出。我们可以看出，对脉冲输出的控制设置比较清晰，操作简单。V80M32DR-AC/S 具有 2 个通讯接口，都支持 MODBUS 协议，可方便和各类人机界面连接，在本系统中，采用一个 5.7 寸单色屏置切割长度，并且可实现启动，停止的控制以及统计和分析切割产量。
 　　4、结论
 　　采用 V80 系列 PLC 控制超声波切割机，提高了布料的传送精度和切割速度，通过改进往复切割工艺，大大提高了切割产量。高性价比的 V80 系列 PLC 可以为控制超声波切割机节省大量的电控成本，从而提高了产品的竞争力。

引言 

     在新开发的产品中有一个型号为Q7的长条铝基台，要在上面加工两个φ3.7×1.65的平底盲孔，由于要求精度高，批量大，故无法用传统的钻模在钻床上加工，也很难在传统铣床上面加工，即使能加工效率也很低，并且设备损耗和电力损耗也很大。此工件的加工有着非常广泛的代表性，生产的很多产品有着类似的要求，为此，我们设计制做了一台用于此类产品加工的设备——通用型数控钻铣床。 

 一、系统概述 

     系统构成如图1所示，控制部分采用PLC，并配以人机界面进行程序参数修改、设定，以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。三轴均为全数字交流伺服系统，各轴伺服电机通过连轴器带动滚珠丝杠，以移动配有直线导轨的工作台和主轴铣头，其定位准确，速度快。主轴铣头由变频器控制，根据刀具及工件和进给量，来设置主轴合理的转速，并在程序中设定它的启动停止。各轴均设二端极限传感器和原点传感器，冷却和润滑也都有异常检测，在报警灯和人机界面处显示报警信息。为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。此机床整体虽为半闭环控制，只要选件、装配、程序编制及操作合理，精度和稳定性还是能满足使用要求的。

  
 图1

 二、硬件配置 

     PLC选用永宏的FBS-40MCT，该型机具有较高的性价比，体积小，功能强，24点输入，其中有16点高速计数器，频率可达120K，16点输出，其中有4轴步进或伺服输出整合在里面，输出频率可达120K，使应用起来非常方便，接线简捷。编程软件WinProladder有梯形图大师之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。 

     接点分配：取各轴伺服电机的Z相信号作原点开关，要分接在几个高速输入点上，用中断进行机床原点复归，其余限位开关、操作开关、液位检知等常规接点可按顺序依次接入。X、Y、Z三轴伺服电机连在前3轴伺服输出点，主轴高低速、冷却、报警等接在其余输出点上。 

     X、Y、Z3轴伺服系统均选用相同的，和利时的ES系列全数字交流伺服驱动器0040E-CBCEE-02，和60系列小惯量的伺服电机60CB040C-2DE6E。该伺服系统功能比较完善，如能耗制动、电子齿轮、自动加减速等，具备多种脉冲串输入，保护功能也比较完备，有欠压、过压、过流、过载、堵转、失速、位置超差、编码器异常等。在此设备中按集电极开路驱动方式连接至PLC，高脉冲输入频率为200K,伺服ON、Z相信号等也做相应连接。 

     变频器选用富凌的DZB70B0015L2A，规格为单相1500W，400Hz，有多步速供编辑使用。由于正常使用时不频繁变速，故速度调节设定不引出，只在变频器操作面板上调节，设定两个速度，高速用于加工，低速用于对刀。调节相关参数与主轴匹配，如基频、基压、运行频率上限、载频等，并改动相应跳线。 

     主轴没有采用传统方式，而是根据加工需要，采用了雕刻机用的电主轴，安阳莱必泰的ADX80-24Z/1型，其体积小、噪音低，直径只有80mm,这样使整个主轴箱便于整体密封，可有效地防止加工中的碎屑飞溅到Z轴的丝杠和导轨上造成损害，也使主轴箱外表显得美观。它的高转速为24000转/分，使正常工作转速6000-14000转有一个合适的余量范围。 

     人机界面选用人机电子的通用可编程文本显示器MD204L，它可以以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态。 

 三、软件设计 

     机床工作的流程图如图2所示，开机后先检测手动开关是否有效，若手动开关有效，即利用各手动控制开关执行手动操作的项目。若手动开关无效，则启动原点复归程序，各轴进行机床原点复归，先回Z轴再回其它两轴，当所有轴都原点复归成功后才能进行到下一步。若刀具和工装夹具、工件程序均没有变动，可复位到加工预备状态而不进行对刀，若需对刀，则打开对刀开关启动对刀程序，3轴分别对刀，即找工件原点，利用手动各轴移动开关快慢移动各轴，使工件的三个面分别碰触低速旋转的刀具，刚好碰上为止。对好后，按对刀OK确认，再输入刀补，经过程序处理，即形成工件原点也就是编程0点，编程时根据此0点按照图纸计算刀具路径，可使操作者思路清晰，编辑运算简单。操作者编辑的是用户程序，可以编辑刀具轨迹，就是各轴移动坐标，还有移动速度、循环加工时的循环次数等。编好程序后或使用当前程序时，即复位到预备状态：各轴移动到初始位—一个合适的位置，装卸工件方便、不易碰触刀具时，装上工件，按启动即可开始加工，主轴运转，冷却液开，各轴按程序设定坐标移动。当加工结束时，机床复位，即各轴又移动到初始位，主轴停，冷却关，这时可卸下工件，完成加工过程。
  

 图2

     工件的加工流程图如图3所示，以Q7产品为例，胎具上一次装夹15只工件，那么就有30个φ3.7的平底盲孔需要加工，刀具选用φ3.7的2刃钨钢立铣刀，钻削加工，钻削深度1.65mm。在预备状态时紧靠工作台上的定位固定好胎具，按启动后，主轴旋转，待主轴即将达到额定转速时，X、Y轴同时运转到加工工位，也就是个孔的X、Y工件坐标值，此时冷却液打开、Z轴快速下降到加工区，即铣刀端面即将触及工件加工面，迅速变用缓慢的工进速度开始钻削加工。当加工深度到达设定深度（1.65mm）时，Z轴带动铣刀迅速抬起，抬起的高度为铣刀端面水平方向上碰触不到工件及胎具为准。计数器加1后程序进行比较运算，判断加工是否完了，如否，则X、Y轴继续运转到下一加工工位，再重复Z轴下降加工动作。如加工完了，产量计数器加数、主轴停转、冷却液关闭，同时发出5s声光报讯，用以提醒操作者，各轴移动到初始位：Z轴到上端；X轴到左端；Y轴到外端。卸下胎具后，一个加工周期完成，装上胎具再按启动即开始进行下一轮加工。
  
 图3

 四、一些着重的电气措施 

     1. 主回路加装漏电断路器，相应回路都安装合适的断路器。 
     2. PLC和伺服系统的电源处都分别加有电源滤波器。 
     3. 各直流继电器线圈都并接反峰二极管，交流接触器线圈并接阻容吸收回路。 
     4. 润滑、主轴冷却都设液位低报警器。 
     5. 伺服控制线、人机界面通讯线等使用屏蔽线，并远离电源线。 
     6. 在拖链内走线，使用耐折的柔性电缆，并尽量增大拖链的弯曲半径。 
     7. 变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离

在部分熔体直纺短纤维生产过程中,如何控制增压泵的转速,以确保纺丝计量泵前的压力稳定,保证纺丝正常连续生产,一直是困扰设备成套厂家及用户的问题,特别是在部分熔体直纺工艺生产线开车过程中这个问题尤为突出。济南正昊化纤在利用上海二纺机的首条7万t/ a短纤维纺丝成套设备进行生产的过程中,应用西门子S7400PLC、M ICR. 440变频器的特有功能及先进的控制理念,较好地解决了这个问题,已在实际生产中取得了成功。
1　工艺概述
　　济南正昊7万t/ a涤纶短丝生产线,是首条国产16万t/ a聚酯生产线的配套项目,采用了上海二纺机的纺丝设备,这也是条国产化生产线,其工
艺过程是:熔体出料泵→熔体分配阀→熔体增压泵→熔体分配管→纺丝计量泵→纺丝聚酯装置的熔体,通过熔体出料泵送出,经过分配阀分配,一部分送切粒机生产聚酯切片,另一部分送纺丝装置经增压泵增压后,经过熔体分配管分别
到32位纺丝计量泵进行纺丝。
　　短丝生产稳定的前提就是要保证纺丝计量泵前的熔体压力恒定,影响它的因素是计量泵的转速、纺丝位的多少、增压泵的转速及熔体的黏度和温度。
计量泵的转速是根据短丝生产能力的大小决定的,基本上是个定值;熔体的黏度和温度是根据生产的品种决定的,也是一个相对稳定值;纺丝位的多少由
组件及喷丝板的状况决定,肯定要定期更换。因此,保证计量泵前的压力稳定,只有靠增压泵来调节,而这个压力调节的好坏,也受聚酯装置提供的熔体量
影响。在以前引进生产线的情况,一般是靠在保证聚酯熔体生产量不变的前提下,以调整送往切粒机的熔体的量来保证纺丝增压泵前的熔体量是基本不
变的,确保调节增压泵的转速后,使纺丝计量泵前的压力恒定,所有这些控制是由聚酯装置完成的。而济南正昊的这条国产化生产线与之不同,提供给纺
丝的量由聚酯装置通过熔体分配阀的开度控制,增压泵的转速由纺丝装置控制的,其控制框图如图1所示。
2　控制方案概述
　　如图1所示,在这个方案中纺丝增压泵的转速不再由上游聚酯装置控制,而由纺丝厂自己控制,纺丝增压泵前的压力由聚酯装置的熔体分配阀的开度控制,其大小由聚酯装置的DCS根据纺丝增压泵后的压力及聚酯出料泵的转数决定。为了更好的监控生产状态,将纺丝装置的32台纺丝泵的运转状态引入聚酯装置并在DCS画面上显示。
　　随着PLC功能的不断增强、变频器技术的不断发展, PLC亦不是仅能处理开关量信号,一些模拟量的处理也能实现,对于转速的控制也变得越来越容易。本装置就是充分利用了这些功能,采用西门子S72400 PLC及MICROMASTER 420变频器,首先在纺丝泵前熔体分配管上采用高温膜片压力变送器测
得压力,并送至现场I/O 转换模块,处理后送PLCCPU处理,送至420变频器,由其P ID运算后输出控制纺丝增压泵的转速,实现了纺丝泵前的压力恒定,确保了纺丝生产的稳定。
3　控制方案的选定
　　众所周知,一个控制方案的成功与否,关键看其控制对象是否稳定,消除干扰是否平稳,极端情况下能否保证人身和设备安全。本装置按工艺要求需选
定纺丝泵前的压力恒定,并把它定为被调参数。现在就分析一下实际生产过程中影响这个压力的因素。从工艺过程分析可知, 32位纺丝泵的开停位数及其转速的大小,短丝增压泵的转速是直接影响因素,而管道内熔体的黏度、温度的变化对它也有影响。但是对于常规生产来说,品质要求是不变的。因此,影响品质的温度和黏度是不变的,产量也是固定的,决定产量大小的纺丝泵转速是一定的。,可考虑的因素就是增压泵的转速和纺丝泵的开停位数。开停位数是工艺根据纺丝的品质要求是否修板决定,因此选定增压泵的转速为调节参数,通过调节它的大小,克服由于修板开停纺丝泵位数引起的被调参数的变化。增压泵的转速又受什么影响呢? 增压泵是一个容积式熔体输送泵,每转输出的熔体质量的多少与其前面的熔体压力有关。压力越低,同样转速下输出的质量就越少,纺丝泵前管道的压力就会越低,所以它也影响增压泵的转速,从图1可以看出增压泵前的压力是由聚酯装置控制的。为避免增压泵前压力低,造成增压泵空转,设定增压泵前压力低报联锁,保证增压泵不被损坏,因为增压泵不能空转;为防止纺丝泵前压力过高,造成事故,设定压力高报联锁。
　还必须注意的问题是开停车过程,纺丝的位数变化很大,一般都是从几位逐渐增加到32位,或者从32位逐渐递减到全停。这样工艺要求过程比较平稳,否则因为压力波动大而引起上游聚酯装置生产的不稳定。本装置采用西门子M ICR420 型变频器特有的PID输出上下限值功能,手动设定输出上下限值,避免开停位的大变化,引起压力波动大;PID输出变化大可造成联锁停泵,即开车时不考虑纺丝泵前压力变化,手动设定P ID输出,使管道内熔体逐渐充满,压力慢慢上升,保证开停车过程的平稳过渡,当生产过程到达工艺需要的压力时,其特有的无扰动切换功能自动切换到自动控制状态,工艺过程完全自动化;反之,停车时采取相反的控制步骤。控制框图如图2所示。

4　控制功能的实现
　　在这里,纺丝泵前的压力根据现场管道情况,设定在8～12MPa, S7400CPU根据纺丝泵前管道上的高温膜片压力传感器测得的实际压力,通过计算比较将其偏差值送到M ICR440变频器,由其P ID模块处理给定一输出控制增压泵的转速,得以调整该压力,以满足工艺需要。为保护设备,M ICR440 变频器本身设计了P ID变化异常联锁停止功能。但这一点对开停车来说很是困难,在程序设计时激活其PID手动输出功能,在开停车时,在M ICR440 的控制面板上选择P ID手动输出有效,直接手动设定百分数控制变频器输出,满足工艺变化的需要。激活这个功能的同时,其无扰动切换功能同时启动,当工艺实际压力接近压力设定值时,M ICR440的P ID控制功能转换到自动控制状态,进行正常的P ID调节。
　　从控制概述中知道,本方案增压泵前的压力是靠聚酯装置的DCS控制的。为防止压力太低,增压泵空转造成损坏, S7400的比较功能根据泵前压力测量元件的输入值,输出一个压力低联锁信号,送到MICR440变频器使之输出增压泵停止信号,保证变频器不被损坏。同样当泵后压力高报时,也使增压泵联锁停止。这样就组成了一个完整的控制方案。
5　结语
　　PLC和变频器控制方案在该装置运行近1 a来,生产控制工艺运行稳定,产品品质好,开停车比较方便,得到了工艺操作者的认可。从控制成本方面来说,减少了上位机的投入,降低了设备投资,减少了维护工作量,并且缩小了控制的系统误差,对于纺丝工艺来说,控制回路少,控制较为单一,是好的选择。

1、概述
　　井场泥浆罐液位监控系统是在石油、天然气、地质矿产和盐业等钻井作业过程中必备的安全装置系统。为了确保人员和设备的安全，为了更加及时准确地了解井下的地质状况，通过向现场工作人员显示泥浆罐的泥浆液位，并自动预警生产中可能发生的井漏、井涌等危险征兆，避免事故发生，达到井场工作人员和设备的安全，从而实现安全生产、高效生产之目的。
　　随着计算机技术、控制技术和通讯技术的发展，和利时公司推出了一套技术先进、安全可靠的井场泥浆罐液位监控系统。要求严格的底层控制部份全部采用和利时公司生产的小型一体化PLC HOLLiAS-LEC G3系列产品，以保证系统运行的稳定性和可靠性。
　　本文介绍和利时公司小型一体化PLC HOLLiAS-LEC G3系列产品用于井场泥浆罐液位监控系统的应用实例。
　　2、系统组成
　　系统由1块40点的高性能CPU处理器LM3108(24点开关量输入和16点晶体管输出)、2块4点模拟量输入模块LM3310、1个3.7寸的液晶显示屏MD204L（支持4行×12中文字符显示）和功能强大的上位机组态软件Focsoft 3.1组成，实现对钻井泥浆液位监控和井涌、井漏异常显示与报警及数据归档存储等功能，完成PLC自动化控制以及计算机自动化管理。

　井场泥浆罐液位监控系统的泥浆罐管理数量为1到8个，用于检测泥浆罐储液量的传感器在每个泥浆罐上采用1个非接触式超声波液位传感器，大可有8路模拟量输入被LM3310采集。CPU模块上的两个串行通讯口分别连接上位计算机和数据显示器MD204L，用于对PLC编程和传输数据。
　　井场泥浆罐液位监控系统由上位计算机监视系统和下位PLC两部分组成，上位监视系统主要完成对现场设备运行参数的监视、处理和存储，PLC 主要完成数据的采集和对现场设备的控制。
　　上位监控计算机接收PLC上传的泥浆罐液位数据，并对数据进行处理，以数值和图形的方式显示设备运行状态和运行参数。若运行参数或运行状态发生异常，系统对异常数据进行报警，提醒工作人员进行处理。
　　3、系统主要功能
　　1、 数据采集和处理功能
　　系统能实时测量各个（多8个）泥浆罐的液位、储液量、总储液量和变化量，并将数据进行分析处理。小泥浆体积变化量为±1立方米。
　　2、 显示与报警功能
　　A：多处（液晶显示屏、上位监控室）分别显示各个（多8个）钻井泥浆罐的储液量、总储液量和变化速度（即体积在单位时间内的变化量），并且还能滚动显示多个时间段的泥浆总体积（每条数据间隔1分钟）。
　　B：多处（液晶显示屏、上位监控室）同步异常显示与报警功能，报警采用声光报警。当泥浆液位超过设定的上限或下限时，当变化速度超过设定值时，计算机与显示报警器都将同时进行井涌、井漏异常显示和报警，提醒操作者注意并及时校对泥浆罐储液量，以便采取相应措施。
　　3、 数据存储功能及设定功能
　　系统将采集的数据传送到计算机数据库进行存储，能存储1年到3年的数据量，以便进行相应的数据分析处理。可任意设定需要使用的泥浆罐罐号，如果只用几个罐时（少于8个），在泥浆罐面的显示屏和计算机上显示正在使用的泥浆罐的罐号，只采集正在使用的泥浆罐的数据，不采集其它罐的数据。
　　4、 查询及打印功能
　　A、 系统能定时打印输出钻井泥浆罐液位数据报表，实时打印输出井涌、井漏异常显示与报警数据资料报表。
　　B、 可定时打印各泥浆罐体积、液位和总体积数据。
　　C、 可实时打印各泥浆罐体积、液位和总体积数据。
　　D、 保存的数据能在中央监控室的计算机终端上根据授权的不同随时调看和打印。
　　4、结束语
　　经过一段时间的调试和试运行，由HOLLiAS-LEC G3系列小型一体化PLC组成的控制系统已成功应用于某井场。实践证明，该系统功能完善、性能稳定、质量可靠，具有很好的性价比。