西门子6ES7 214-1BG40-0XB0

清梳联PLC控制系统分析

清梳联是纺纱工艺的道工序，完成棉包的开松、除杂、混合、输送和梳理等任务，制成合格的棉条（称作“生条”）供精梳和并条工序。清梳联的除杂效率可达99%，是纺出品质优良的棉纱、化纤纱或混纺纱的基础。

清梳联系统由一组开清棉机联合机（抓棉机、混棉机、除杂机等）和6～12台梳棉机组合而成，以抓棉喂入为尾端、棉条输出为始端对原棉进行循序加工。在加工过程中，首先必须实现各机组之间的联锁控制，保证后方机台对前方机台喂棉不脱节、不跑空，**单机的运转效率，制出合格的棉条；其次各机组需要配备用于操作和运行状态显示的人机界面，以实现安全防范、故障报警和处理等联锁控制，保证生产的正确性和可靠性。因此，从系统控制角度看，需要将整个清梳联系统当作一个整体，即采用一个PLC对整个系统进行控制，而各单元机可通过现场总线以远程I/O的方式进行控制。

2. 控制系统方案

系统由一个主PLC（Premium）和若干个从PLC（Micro）加Magelis XBTG触摸屏组成，通过FIPIO现场总线实现远程I/O方式控制。主PLC带FIPIO通讯接口（联接各单元机）和以太网接口（联接工厂自动化系统），所有控制程序均在主PLC上编写；从PLC仅执行对主PLC的I/O映像和人机界面功能，无控制程序。

3. 控制系统简介

Premium PLC是施耐德电气公司推出的先进的中型可编程控制器，采用模板式结构，具有高可靠性、大存储容量、以及强大的系统扩充能力，开关量I/O大容量可达2048点 （本系统大为1024点） ，模拟量I/O大容量可达256路（本系统大为80路）；中央处理器部分采用先进的多处理器技术，具有高效的数据处理能力和处理速度（每条布尔指令0.12s）；同时，集成了伺服控制、PID闭环控制、称重系统、“透明工厂”等先进控制技术，是面向未来的理想的自动化平台。本系统采用嵌装Ethernet 和FIPIO接口的TSXP572823M CPU。

Premium PLC的FIPIO接口可连接多达127个从站，传输速率为1Mbps，采用屏蔽双绞线以菊花链方式与各从PLC相联；通过功能强大的PL7 Pro编程软件进行简单配置，即可实现Micro PLC （TSX3721/22 CPU模块加TSXFPP10 FIPIO扩展卡）中64个字（32个输入字和32个输出字，见下图）在Premium PLC内存中的I/O映像，这64个字的数据交换是周期性高速自动执行的，无需编写任何通讯程序。因此，主PLC对从PLC的远程I/O的控制可以当作对自身内存的读写操作，实现对清梳联系统的整体控制。

Magelis XBT-G触摸屏是施耐德电气公司新推出的高可靠性人机界面产品，有多种屏幕尺寸（5.7”～12.1”）和色彩（黑白、彩色），采用先进的100MHz RISC CPU技术，通过bbbbbbs环境下的VijeoDesigner VJD SPUL软件配置用户界面，可提供丰富的功能和大量数据的处理、以及与PLC的高速同步链接。本系统采用5.7”蓝屏触摸屏（XBT G2110），通过Uni-bbbway总线与Micro PLC编程端口相联。

Premium PLC的以太网接口集成了施耐德电气公司先进的内置WEB Server的“透明工厂”技术，通过与工厂自动化系统网络的连接，以浏览网站的方式方便地访问系统的数据，实现“管控一体化”；更可以通过英特网等公共网络的远程访问监控系统的运行状况，降低系统维护成本。

工作原理:
　　平版式胶印机是采用各种规格的纸张进行间接印刷。先将需要印刷的图文资料制成胶片底版，再转印到感光的PS金属板上，需要印刷的图文易于粘上油墨，而其他部分粘水而不着墨，PS板装在胶印机的辊简上，其粘上的油墨转印到另一滚筒上的橡皮布上，由橡皮布转印在纸张上。这种间接印刷利用橡皮布的高弹性，能以较小的滚筒压力印出结实的印记，即使极细的印记也能如实地再现于纸面。胶印机主要是由输纸、印刷、水墨供给、打码、收纸等机构所构成，在胶印机的工作过程中，要求输纸平稳，纸张连续不断，送纸必需到位，保证印张的定位精度，在印制彩色图文时，需要多次印刷，重复定位精度要高，否则会出现“重影”，使印张模糊。在印刷过程中要保证水墨平衡，色彩均匀，要求主传动平稳，否则会出现墨杠，需要无级调速，印刷完的印张因为与橡皮布摩擦会产生静电，使纸张吸在一起，要采用静电消除器消除静电，收纸时要把纸张放置整齐，保证印张的’一定高度，自动调整，收纸台下降到极限位置时，要停止输纸并发出报警信号。控制系统配置:操作面板作为操作信号的输入单元，由按钮开关、船形开关、数字拨码盘、电位器组成。在工作过程中对纸张的位置、参数和机械机构的状态进行检测，这些信息是由光电、电感、电容传感器以及行程开关、微动开关提供给控制单元，参与逻辑和数学运算，控制单元足由PLC完成，根据操作输入信号和检测信号运算后发出输出信号，输出信号控制变频器，进行速度控制;控制电磁铁，驱动机械机构完成各种动作，此外，还有提供电源单元，山电网来的220V电，经过主令开关，空气开关保护，供给PLC、变频器、稳压器使用.
　　工作原理是根据机械结构和操作要求设计的。在操作方面：有“手动”和“自动”两种工作方式，前者是用于印刷前的调整工作，机器调整完成以后，就可以进入“自动”工作状态，按规定的程序工作。对电气的要求，需要完成以卜功能.
1.主传动控制
　　运行必须平稳，在印刷过程中速度变化需要连续、没有跳变。速度在3000"10000RPh之间无级调速，正、反点车的速度限制在120RPh，洗辊时为6000RPh。
2.输纸控制
　　在印刷过程中，供纸的纸面高度要保持恒定，纸台能够自动调节上升，在送纸过程中要检测是否是单张，防止多张纸进入滚筒，破坏滚筒，如：有“双张”故障检测功能、纸张到位检测功能，一旦出现故障就要报警停机，排除故障。
3.合压，离压，计数控制
　　有纸张印刷时，按照机器的运行周期进行合压，离压，并对印刷的纸张进行计数。连续印刷时要锁定合压动作，一旦无纸或“断张”时，及时离压，防止再次印刷时，印张背后“蹭脏”。
4.摆墨、摆水控制
　　在主电机工作时，“手动”工作方式可直接操作，“自动”工作方式时，与合压同时工作。
5.重复码控制
　　重复打同‘号码的印张数由拨码盘输入的数据控制。
6.喷粉及纸张的静电消除
　　在印刷时，纸张与橡皮布摩擦会产生很高的静电，影响收纸并导致纸张蹭脏，要使用静电消除器消除纸张上的静电。在彩色印刷时，防止纸面上油墨的粘连，在收纸时，要在印刷纸面上喷上给粉。为了保证胶印机的印刷质量和可靠工作，要考虑以卜环节：
1.纸张厚度的检测
　　为了防止多张纸进入滚筒，称为“双张”故障，在实际控制上，凡是50g以上的纸张由微动开关进行检测，50g以下的纸张微动开关检测不出来，采用对射式光电传感器对其厚度进行检测。开机后，对进入印刷机的头三张纸的
　　厚度分别进行测定，算出平均值 取其1.5倍作为标准值，以后对每张纸进行检测，凡是大 于此值的纸张判定为“双张”，停机并报警，这里的光电模拟信号的模数转换、数值运算及输出由PLC完成。
2.纸张到位
　　在印刷过程中，由于送入的纸张歪斜会造成废品，要使用反射式光电传感器作为检测元件对其进行故障测定。
3.合压控制
　　送入压滚筒的纸张，要在滚筒的一定位置送入，进行合压，无后续纸张时，及时离压，否则会在以后的印刷时造成背面“蹭脏”现象，但要求在连续印刷时要锁定合压，防止印刷小纸张时，每过一张纸就离压一次。这里的印刷周期作为标准，由电感传感器取出信号。打码合压的要求也同样如此。
4.重复码控制
　　所制文件或多联***时，需要打印若干相同号码的印张，其印张数与拔码盘存入数据存储器进行比较，一旦数据相同，就发出信号，驱动拔码机构进行拔号。
5。水墨辊的运行控制
　　水墨辊的运行速度影响印刷质量，要保持水墨平衡状态。其速度要对应于主传动的速度，从变频器取出主机的速度模拟量，A/D转换后，调整比例因子，输出对应的脉冲或脉宽，控制伺服电机，达到水墨平衡的佳效果
6.互锁，连锁控制
　　为了保证安全，正、反点车之间需要互锁，运转与点动之间需要互锁。在收纸台下降到板 限位置时停止输纸;在运转时，如果机电的护罩被打开时，要立即停车，防止意外事故发生。
7.对PLC的输出进行保护
　　胶印机的大部分输出执行器采用电磁铁驱动机械结构实现控制的，虽然PLC的继电器可以直接使用，但电感性负载对触点不利，一旦出现问题，要更换或检查 PLC的输出继电器不是一般用户能做到的，我们采用PLC继电器控制外部继电线圈，由外部继电器触点控制电磁铁，便于故障的检测和排除，延长PLC的使用寿命。
应用分析
　　原先，我们使用集成电路设计成控制电路，采用门电路，触发器，计数器，模拟开关等集成电路，其控制系统稳定可靠，但灵活性差，其优点是成本低，其输入与输出是并行工作的，速度快。但在市场经济的环境下，产品不断地改进与更新，对控制系统不断提出新的要求，集成电路控制系统跟不上发展的需要，开始采用PLC控制。在胶印机中，50g以下纸张的厚度检测和水墨平衡的调节是通过模数转换，经过运算而取出控制信号的，模数转换时间，经查阅有关资料，一般在200us左右，加上传输时间应小于250us，胶印机高速度按12000RPH计算，一个运行周期为0.3秒，纸张在前规位置停留可供检测的时间约在0.15s左右，模数转换可采用中断方式进行信号的检测，若程序长度为1K，其扫描周期不会大于2ms，可在相邻的扫描周期内检测到纸厚信号，可以在0.15s时间内做出反应动作，而水墨辊的检测无严格时间限制可忽略不考虑。2001年接触到施耐德公司NEZA产品，现在已应用在A45，A46胶印机上，经过调试， 满足了这两个型号产品的技术要求.
NEZA有以下特点：
　　NEZA的指令与单片机的各种指令能够一一对应，其功能块与专川功能块应用内容丰富，提供了发送/接收报文和控制数据交换，步进计数器等，给设计控制系统的程序编写带来了很大的方便，尤其是对于熟悉单片机应用的人员，能够充分利用PLC的资源，采用了NEZA后，实现同样的功能，其程序减少了1/5，输入输出点由原来的60点减为40点，编程更加简捷可靠，运行稳定。NEZA提供的功能强，速度较快。NEZA给设计人员提供厂方便，例如输入的公共点， 24VDC和0V可选，设计者同时可选用PNP或NPN的输入方式，解决了可任选不同的信号输入方式，也解决了不同等级输入信号电源的问题，节省了外围硬件电路，**了输入信号的可靠性。相应**了控制电路的稳定性。系统中提供了日十钟功能，并可提供时钟信号输出，对于配套/—家足有特殊的实用价值。并可确切掌握机器运用中出现问题的信息，对**和改造产品的质量提供了依据。打印功能完备町提供所有输入，输出及各
　　功能块的参数和状态，对编程人员和维护人员提供了方便，对机器的状态一日了然，方便掌握其运用状况和故障的排除。NEZA有很好的性能价格比，在价格上占有很大的优势。现在使用 NEZAPLC采购成本降低了1/3。此外,在售后服务和技术支持及时周到，态度诚恳，用户满意。

科威PLC和触摸屏在吹膜机上的应用设计

 一
 吹膜机简介、主要工艺及技术要求
1. 吹膜机的简介
吹膜机是将塑料粒子加热融化再吹成薄膜。塑料薄膜、管材、电缆等生产过程中由于塑料颗粒等原材料实际堆积密度时刻变化、不均匀流动，以及昼夜温差、电网电压波动、过滤网堵塞等原因，造成成品厚度不均，为解决此类问题，我公司研发了全自动米克重控制器，本产品可以实现自动控制吹膜机的克重，通过电子秤采集进料的**，并根据**的变化控制给料的速度来实现控制出膜的克重。
吹膜机主要用于吹制低密度聚乙烯(LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及线性低密度(LLDPE）等塑料薄膜，广泛用于水果、食品、服装、纺织品、菌种种植、日用品等民用和工业品的内外包装。
2. 主要工艺流程
吹膜机主要工艺流程：
将干燥的聚乙烯粒子加入下料斗中，靠粒子本身的重量从料斗进入螺杆，当粒料与螺纹斜棱接触后，旋转的斜棱面对塑料产生与斜棱面相垂直的推力，将塑料粒子向前推移，推移过程中，由于塑料与螺杆、塑料与机筒之间的摩擦以及粒子间的碰撞磨擦，同时还由于料筒外部加热而逐步溶化。熔融的塑料经机头过滤去杂质从模头模口出来，经风环冷却、吹胀经人字板，牵引辊，卷取将成品薄膜卷成筒。
3. 技术要求
（1）.电源：AC220V±10%；
（2）.工作温度：-5℃－－50℃；
（3）.环境湿度：≤90%相对湿度（无凝结水）；
（4）.称重传感器激励电压： 10VDC±5％，大提供电流100mA。；
（5）.模拟量输出类型：0～10V,0～20MA；
（6）.编码器激励电压DC24V，大提供电流100mA；

 二  
实施方案
1. 系统方案配置
吹膜机控制器方案的配置：CMJ-12M12T-2HAD、EX1-2AD\2DA、7寸
2. 应用的主要功能
（1）.采用高速高精度称重信号处理功能；
（2）.采用标准信号控制牵引电机或给料电机的变频器。
    （3）.全自动控制米重重量，减少人工干预，降低工人劳动强度。
    （4）.具有缺料、换卷等报警功能，可以实时提醒工人及时处理各种突发情况，减少废品率**生产效率。
    （5）.实时显示当前卷长，方便掌握卸卷时机。
    （6）.实时显示当前产量及总产量，方便管理。
    （7）.具有过滤网堵塞报警，可提示工人及时更换滤网。
    （8）.所有接口采用数字隔离技术，抗干扰能力强。
    （9）.具有RS485和以太网接口，方便联网管理。
    （10）.实时显示膜重膜厚。
（11）.主要功能界面如下
    ①运行界面：监控设备运行的实时数据。

    ②参数设置：对系统运行参数的设置。   
3. 实现工艺流程
半自动充棉机实现工艺流程：
1、输入设定袋重、袋长，袋宽，袋厚。
2、点击显示屏上的“自动/手动”按钮，将系统运行状态切换为“手动运行”状态。
3、调整牵引电机变频器到适合拔膜的频率，在参数设置画面“给料变频器”方框中输入生产工艺需要的给料频率经验值，启动给料电机和牵引电机，开始拔膜。
4、拔膜完毕后，等待监控画面的“实际袋重”“实际袋厚”显示值稳定后，点击显示屏上的“自动/手动”按钮，将系统运行状态切换为“自动运行”状态。
5、待膜稳定十分钟左右，取样袋称量所生产薄膜的重量以及测量薄膜的的厚度或称量其米重。
6、若取样参数或实测米重符合生产规格则可跳过此步，否则点选参数设置中的重量修正值，当实际袋重大于设定袋重时可适当增加修正值，反之则减小修正值，一般经过一到两次的修正，实际生产袋重符合生产需求（一般只有次启动控制器的时候才需要调整重量修正值)。
7、进入正常的自动生产，观察监控画面实时监控的参数数据是否异常，注意在自动生产的过程中发出的缺料报警，换网报警，卷长换卷，卷长停机报警以保证自动控制膜重膜厚的质量。

 三 
 项目总结
1. 方案的优点
目前吹膜机的方案有：
（1）手动调速方案
①手动调速是设定变频器固定速度进行控制，无反馈调节，在外部有干扰的情况会影响莫的厚度；吹膜机控制器方案带有反馈调节，实时调节变频器的速度来控制膜的厚度，在外部有干扰的情况下，能跟踪调节膜的厚度控制。
②在需要更改膜的规格时，手动调速方案需要手动更改变频器的速度，吹膜机控制器方案只需要修改膜的参数规格，系统自动调节控制膜的厚度；
（2）单片机米克重方案
①吹膜机控制器方案比单片机方案，在修改使用功能方面更为方便，需要增设附加功能，吹膜机控制器方案更为灵活性。
2. 注意事项
（1）.不要安装在阳光直晒处，且避免温度突然变化及强的机械振动；
（2）.称重信号线请用双绞屏蔽线，且与其它可能产生电气干扰的电线隔开；
（3）.手动调节牵引速度的频率不要太快，系统内部有一个调节控制薄膜厚度有一个运算周期；
（4）.定期检查各运转电机温升和机械传动情况；
（5）.称量斗不要与机器侧面相碰；
（6）.称量斗要调整水平。