西门子CPU模块6ES7313-5BG04-0AB0
本文主要介绍了贝加莱控制系统在新型带集体落纱细纱机上的应用。该机型整个系统采用贝加莱CP476 PCC控制，同时采用 5.7寸PP320黑白触摸屏进行系统操作和监控，驱动部分采用了一套贝加莱ACOPOS1090系列伺服驱动系统控制集体落纱装置，采用两台Bonfiglioli Vectron变频器控制主传动电机和钢领板升降电机。全机采用先进的伺服控制技术带动自动落纱功能，纺纱和落纱联动，从而实现了生产速度的大幅提高、用工量减少及生产成本的有效降低。
1. 引言
当今纺织企业正处于由劳动力密集型向相应的高效、自动、连续、智能的现代化企业转变，而纺织机械在技术上的突破，许多新技术的成熟和推广，将为纺织工业带来革命性的变化；自动化和工序间的连续化将有效保证产品质量和减少用工数量，提高纺织企业的效率。当前纺织企业生产规模的大小是以细纱机总锭数来表示的；细纱产量是决定各工序数量的依据；细纱的质量水平、劳动生产率等指标是技术和管理水平的体现，因此，细纱工序在纺织企业中占有重要的地位。新型控制系统的应用，将大幅度提高细纱机的自动化，数字化和智能化，尤其是采用PCC作控制器，不但提高了控制精度，解决了生产管理方面存在的许多缺陷，而且使细纱机的生产速度明显提高，自动集体落纱功能使纺织企业用工人数大幅度的减少，劳动强度显著降低，且操作更加简便。
2. 系统概述
新型细纱机电气控制系统采用贝加莱CP476 PCC控制整个纺纱及自动集体落纱过程，具备纺纱过程所需的钢领板自动升降、留头率功能、中途停车后能自动记住纺纱位置跟踪开车、中途落纱、自动落纱后自动开车等功能。可以设定和修改纺纱的各项工艺参数，实现定长落纱、机械落纱，可以根据用户的需要设定锭子的十点曲线长度和速度，以及班产量累计、**设置密码保护、修改集落压管位置及自动故障诊断等功能。对纺纱过程的锭速、前罗拉转速、前罗拉线速、捻度等进行计算并自动显示，并依据机上各部分传感器自动协调控制。采用数字化通讯，提高了系统的整体抗干扰性。
3. 控制系统方案
（1）传动部分：包括主电机、吸风电机、钢领板升降电机、集落电机、油泵电机及润滑装置、主变频器、升降变频器、集落伺服、清洁器装置、各种低压开关及接触器等。
（2）三自动检测部分：该部分由三自动行程开关、停主电机接近开关、下钢领板接近开关、刹车片构成。其作用为落纱信号给出后能自动适应停车，自动留头，为重新开车降低断头创造条件。
（3）变频器锭子速度控制：该部分由变频器、锭子传动部分、主电机构成，其作用是变频器依据程控器传输的锭子速度控制曲线自动调整锭子运行，提高纱线质量和产量。
（4）数据检测部分：该部分由主轴、前罗拉测速光电管组成。功能为自动检测纺纱过程中主轴、前罗拉的运行数据，为计算班产量、锭速、前罗拉转速、前罗拉线速、捻度等工艺参数以及锭子速度曲线控制提供数据。
（5）主控制单元部分：该部分由贝加莱CP476 PCC主机及DI138扩展模块、DM465输入输出模块、DI439输入模块、DO720输出模块构成，完成全机开关量输入、数据检测以及计算和过程控制，实现纺纱过程自动化和对机器运行情况进行监控。
（6）PP320人机界面参数设定显示单元：PP320触摸屏与CP476 PCC之间以232通信线实现通讯，完成纺纱过程工艺参数显示设定，可直接设定锭子运行十点曲线，实现控制柔性化。同时配有以太网接口，可通过现场总线实现智能化监控。
（7）数字化通讯部分：该部分由PCC的232接口、CAN接口、PP320、ACOPOS伺服和变频器CAN通讯模块部分构成，232接口与PP320以232通信线实现通讯完成参数设定显示，CAN接口与ACOPOS1090伺服及Vectron变频器的通信模块以CAN协议通讯完成集落升降臂位置脉冲控制以及锭子曲线控制，数字通讯高精度、高可靠性和低成本极大的提高了机器性能比和市场竞争力。
控制系统方案
4. 数字化通讯应用特点
该控制系统*大特点是应用数字化通讯方式完成PP320人机界面与CP476 PCC以及CP476 PCC与ACOPOS伺服、变频器之间的数据传输。以前进行锭子速度曲线控制时一般都选用模拟量来控制变频器运行，这样增加了硬件成本且控制精度较低。采用数字化通讯后，驱动器与PCC之间的硬件仅为一根屏蔽线，且抗干扰能力增强，为实现联网传输控制参数提供了条件，有效的降低了控制成本。
5. B&R Automation软件编程
通过贝加莱B&R Automation软件对PCC进行软件编程，根据需要将不同功能的程序段分列，每个任务分别使用*合适的编程语言如Basic、梯形图、C语言等**汇编语言来完成。
(1) 梯形图编辑：
梯形图是使用得*多的图形编程语言，其与电器控制系统的电路图很相似，具有清晰、直观、易懂的优点，很容易被掌握，特别适用于在系统中的开关量逻辑控制，具有可实时监控的特点，如图二。
(2) Basic编辑：
B&R Automation软件同时提供了Basic编辑模式，进入Basic编辑后，直接键入Basic汇编语言，输入完成后的指令在编辑区中，左边为该指令在PCC主机的执行程序，右边可进行此部分程序的注解，如图三所示。
(3) C语言编辑：
B&R Automation软件还提供了C语言编辑模式，对于熟悉C语言编程的程序员而言，是极其方便的。如图四：
6. 应用效果
新型数字化长车配集落细纱机采用贝加莱PCC构成控制系统后，全机控制采用数字化通讯方式，将运动控制与驱动器功能集成在一起，使得系统具有极快的响应速度。前后罗拉的严格同步，实现牵伸和捻度的精密控制，保证了高支数纱线的成纱质量，可靠性和抗干扰性能较优。自动集体落纱装置大大的降低了纺织企业用工人数，有效的提高了生产效率。
1、基本工作原理
实验热压机是木材加工工业、科研单位、高等院校等的实验室设备之一，可作纤维板、刨花板、胶合板、表面装饰板、塑料板等的热压实验之用。除了加热系统外，其工作特征和结构与生产型热压机基本相同。图1为本文所研究的热压机结构简图。
热压机上压板2固定，正常工作时通过控制位于压机底部的柱塞缸，使得柱塞5带动下压板4向上移动，将板坯压实；经过热压处理后，柱塞5带动下压板4向下移动，到位后为下一次工作做准备。根据人造板生产工艺的要求，在压机工作过程中，关键是位置控制和压力控制，系统是通过比例流量阀来进行速度调节，进而实现位置控制。
2、PLC控制系统的设计思路
首先要满足设备在生产中的可靠性。因原设备控制部分元件多，控制线复杂，排查故障非常困难，为此，可以考虑热压机油缸升降的控制部分采用PLC控制，在满足要求的情况下，尽量减少输入点和输出点，使得整体设备可靠性提高；另外，考虑到设备检修、保养和对新的板种的试生产，需要在控制线路中加入手动、自动转换开关；在检修时，为防止升起的压板因误操作发生位移，加装了保护开关，当开关置于保护状态，即使发生误操作，因有电气互锁，也不至于使压板发生下移。基于以上设计思路，根据压机工作流程，确定了17个输入点和14个输出点，共31个点，采用西门子C40P产品（该型产品有24个输入点，16个输出点）Ez3。
结合该系列压机特点，设计了控制线路，并编制了控制程序；输入和输出量编址见表1。
表1 胶合板热压机各输入输出编址 
3、工作原理与控制过程
以快速贴面压机为例。该系列热压机共装有4个油缸，油缸顶置，液压油路需用6只电磁阀控制，因设计的热压机规格不同，油泵电机的功率从10～22 kW不等，为减小电机起动电流，设计为Y／△起动。胶合板板坯采用小车载入，小车承载部分可单方向运动，小车退出时板坯自动滑落在压板上。小车驱动电机由变频器控制，可实现小车快进、慢出。
控制油缸的电磁阀有6只，其中1只1DT为总进油阀；每2个油缸上部、下部油路各自并联，分2组，每组各有1只上部进油阀3DT、5DT和1只下部进油阀2DT、4DT，还有一只总回油阀6DT。
油缸下部进油，柱塞上移；其上部进油，柱塞下移。即当1DT、2DT、4DT工作时，压板上升，1DT、3DT、5DT工作，压板下降并加压；6DT工作时，油缸卸荷。液压油泵用三相交流异步电动机驱动，为降低起动电流需要降压，采用Y／△方式起动，转换时间为2～5 s。油泵工作正常3 s时，压板上升到位（设上限位开关）后，压板停止上升；此时装板小车载板坯快速进入，到达设定位置后，小车卸板坯并开始后退，碰到后退限位开关后停止后退。
在小车卸板后退的同时，压板开始下降，当碰到下限位开关后，停止下降，开始保压并计时，随着油压的升高，动、定压板之间压力增大，当达到设定上限压力时，电接点压力表上限开关断开，停止加压。由各组电磁阀自动控制热压时所需压力，实现保压直到热压结束，开始卸荷，3 s后压板上升。由人工完成卸板。
为了安全起见，在控制线路中加装转换开关，在压机上升控制电路中要加入保护装置，当压板上升到位时，手动合上此开关，检修设备时不会因误动作而使动压板下降伤人。同时，在加压保压控制电路中，加入了超压保护开关，目的是防止油压达到压力上限后继续加压。若超压，此开关自动断开，电磁阀失电关闭，停止加压。当压力下降到许可值时，此开关重新闭合，系统控制恢复正常。