西门子PLC模块6ES7315-2AH14-0AB0

一、改造设备简介： 

定厚机是石材加工过程中不可缺少的设备，用途是采用铣削方式将石材按工艺要求加工成所需的厚度。主要由床身、皮带滚筒、固定导轨、活动横梁、动力头（铣刀）、电气控制系统等部分组成。铣削方式又可细分为平面铣刀和圆筒滚刀两种。 

本文介绍的改造设备是采用三个圆筒滚刀，通过粗加工、半精加工、精加工三个加工层次，将板材一次加工成型。该设备的皮带采用气压缸拖动，实施板材水平方向输送；横梁上安装了三个动力头，前后运动；每个动力头上均装有滚刀，实施板材铣削。工作原理如下所述： 

首先按照工艺要求，调整好三个滚刀的垂直高度；启动三个动力头，开启横梁和皮带；板材在皮带的带动下，作断续运动；皮带移动一次到位后，横梁带动滚刀由后向前铣削，然后快速退回，周而复始，直至板材加工完成。 

二、目前设备存在的问题： 

1、设备的横梁拖动采用液压伺服调速系统，横梁电动机拖动液压泵，通过液压伺服系统，由液压马达实现横梁的无级调速。目前，我国的机械设备极少采用液压伺服系统进行调速，设备出现故障后，国内无法采购到相同的故障元器件。控制系统PLC用的是老式西门子产品，体积大、耗能多且老化严重，故障频发；同样由于国内无法采购此元器件，因此维修费用较高，维修周期较长，给企业的生产带来不便。 

2、加工方式单调，生产效率低下。其加工过程如下图所示：

由上图可看出该设备的自动加工流程仅有：“单向进刀、空刀退回”一种工作方式，造成了加工板材的局限性，效率无法提高。 

三、改造方案： 

1、经过研究和反复论证，我们决定采用艾默生EV1000-4T0022G的变频器替代液压伺服系统，用艾默生EC20-2012BRA的PLC替代原西门子产品。因艾默生产品的性能优越、质量可靠、价格适中且较易采购，所以我们作为**配套产品。 

2、在设备原工作流程的基础上，增加两种自动加工方式，即后端进刀和前后进刀。在单端进刀方式下，增加高速退刀、中速退刀和慢速退刀三种退刀方式。工作流程如下图所示：

3、改造系统的硬件连线图：

4、改造后的效果： 

改造完成后的横梁运行平稳，换向无冲击，调速方便。在自动加工方式下，由于增加了：⑴前端进刀，⑵后端进刀，⑶前后进刀三种加工方式选择，提高了工作效率，尤其是“前后进刀”功能，使工效提高了两倍。本次改造，大大减少了故障停机率，节约了维修费用。 

1 概述 

我公司所产LLY-B1060/1370-2液压式轮胎硫化机采用三菱A2AS CPU PLC进行过程控制、压力检测、温度检测及PB控制。采用三菱触摸屏作为人机界面，使操作者能通过触摸屏直接与PLC进行“对话”，实现了3C-Computer、Commmunication、Control技术应用。采用接近开关和少量行程开关作位置检测外，还采用了编码器检测主机及机械手升降位置。采用两台日本横河UR1000三针记录仪分别对左、右模内温、外温、内压进行实时采样记录。设计思路见图1电气控制硬件框图。以下将从设计角度进行阐述。

2 三菱PLC控制系统配置 

三菱PLC控制系统配置图如图2所示。

3 位置检测 

采用集电极开路二相原点输出型增量式旋转编码器作为信号源，漏型晶体管输出2通道高速计数模块-A1SD62作为信号处理器，使主机及机械手运动所产生的信号经CPU程序处理后转为其行程升布牵的实际高度值，CPU将此数字量用于过程控制中。 

4 温度和压力检测 

因左、右模外温采用分别控制方式，每模需检测外温、内温和内压共需6通道，故选A1S68AD。 

温度检测:Pt100+温度变送器→4～20mA模拟量→A1S68AD 
压力检测:压力变送器→4～20mA模拟量→A1S68AD 

5 外温控制 

经PT100检测到的外温与设定值比较，CPU进行PID运算程序处理，由A1S62AD模块输出4～20mA模拟量，带动电气转换器控制比例调节阀进行外温的控制。CPUPID运算→A1S62DA→4～20mA模拟量→电气转换器。 

6 温度和压力等参数实时打印、记录 

在设计中摒弃了传统采用的气动记录调节仪，它存在的问题有:①调节滞后，精度低；②工艺参数修改不方便；③故障率高；④体积大等。 

设计中采用PLC对温度控制，温度、压力的记录采用了体积小、管理方便、高精度、低故障的日本横河UR1000型小型智能记录仪，它能实时的进行曲线记录、显示和打印。 

7 人机界面 

液压硫化机因控制系统复杂，设定参数较多，若采用传统的控制方式，则不能方便、有效地完成控制任务，故在该机采用了三菱A850GOT人机界面终端，共设计有9个画面，在每个画面的左上角有日期显示，右上角有北京时间显示。 

主菜单如图3所示。

上电伊始，触摸屏首先将出现主菜单画面，该页面共设计有8个触摸健对应8个功能的子目录，只要手指轻轻触摸其中任意一健，画面将出现与其功能对应的子菜单。 

(2)主机编码器参数子菜单 

主机编码器参数子菜单如图4所示。

在此画面下端有4个触摸健，若按菜单健，画面将会回到主菜单，若按上页或下页健，画面将转到相应的页面；键盘这触摸健是已提前设好的一个系统键盘窗口，当其被触摸后，将弹跳出一个有O～9←，→，↓，↑，，.，-，Del的可移动的活动键盘，当键盘窗口出现后，直接触摸自己想设定参数单元的移动光标，按数字健即可输入参数，为防止误操作，所有参数输入单元均设有写入保护。只要触摸数字键盘左上角的“关闭”窗口，该键盘关闭。 

在此菜单中，主要设定主机在运动过程中发出相应位置信号的高度参数，并显示其所在位置的实际高度。 

(3)机械手编码器参数子菜单 

机械手编码器参数子菜单如图5所示。

在此菜单中，可分别对左、右机械手位置的有关参数进行设定，并能分别显示其实际运行高度值，其操作使用方法同上。 

(4)时间参数设定子菜单 

时间参数设定子菜单如图6所示。

在此菜单中，可对容易修改的时间参数设定，有效时间O～99s。如生产不同规格的轮胎，其一次、二次暂停时间不一样，在这里可以轻松地修改，若有的厂家不需要二次暂停，只需将其参数设置为0即可；对该产品我们设计了胶囊脉动整形预热功能，根据蒸汽汽源压力，这里可以合理的设定胶囊脉动整形预热进气和放气时间。 

(5)胶囊/轮胎计数子菜单 

胶囊/轮胎计数子菜单如图7所示。

在此菜单中，可分别对左、右模的生产轮胎的数量、胶囊使用次数进行原始设定，一般刚开始生产时均设定为0，每完成一次硫化过程，它们将分别自动进行一次累加。胶囊寿命根据其平均使用次数设定，当胶囊使用次数超过其寿命设定值，PLC将报警，提醒用户更换胶囊，而且胶囊计数设定单元没有设定保护，操作工更换胶囊后，即可设置为0。 

(6)硫化监视子菜单 

硫化监视子菜单如图8所示。

在此菜单中，将分别看到到目前为止，左、右模生产轮胎的总数，胶囊更新后到目前使用次数。动态显示硫化过程中的执行步序、每步运行时间、倒计时时间和从一开始硫化到当前进行的总的时间。当一完成硫化工艺任务，其所有时间复0。 

(7)硫化工艺参数设定子菜单 

硫化工艺参数设定子菜单如图9所示。

在此菜单中，设计了9步可执行硫化工艺步，根据工艺不同要求，很方便的分别设置每步的时间、所要求动作的工艺阀门及何时要求后充气工位翻转，进行放气及卸胎工作。在阀序设计了可设置*多12个电磁阀在每步的工作状态。 

从左到右分别设为1～12号阀，分别对应使用厂家的工艺阀。如规定N0.1 1.4MPa蒸汽阀、N0.2热水进阀、N0.3冷水进阀......N0.11后充气工位翻转.....。 

在阀序的设定时，每个阀有“0”，“1”，两个状态。当设定为“0”，时，在该步序该阀关闭；设定为“1”时，在该步序该阀开启。实际步序少于9时，余下的步序时间设定为0即可。并可以在程序中设定其任一步为延时硫化步。当设定完时间参数，在画面左下角将显示总的设定时间。 

(8)温度压力参数子菜单 

温度压力参数子菜单如图10所示。

在此菜单中，可完成左、右热板温度控制的PE参数设定、热板温度控制值的设定，并能实时显示热板温度现行值、内温现行值、内压现行值。 

(9)热板温度曲线子菜单热板温度曲线子菜单如图11所示。

在此菜单主要直观的显示左、右热板温度的动态曲线，两曲线以不同的颜色区分，效果明显。