西门子6ES7 215-1HG40-0XB0技术参数

一、       简述

 叠装系数测试仪是在硅钢生产中必不可少的检测仪器，本装置主要用于硅钢片的叠装系数测定。本测试仪是在吸收国内外同类产品优点的基础之上，根据测试标准的实际要求，为**测量硅钢片叠装系数而专门设计的新产品。本装置具有手动操作与自动操作测定方式，即：试样的移动与测定部均为自动操作，送入试样后，由一套VIPA 214 CPU组件通过控制由滚珠丝杆和直线轴承构成的高精度垂直伺服系统完成自动进料，定位，退料等工序；通过控制由进口滚珠丝杆推拉机和压力传感器构成的水平伺服系统完成加压，测量，复位等工序，在规定的压力下由一组电子千分表所测得的硅钢片叠厚数据，本装置具有对试样自动测量宽度和称重的功能，也可手工输入宽度和重量数据。配合托料系统加装一套自动循环送料装置，可自动完成试样的放置和回收。所有数据经过计算机作相应处理从而完成整个测量工作，大大提高了采集精度和工作效率。

二、技术要求

1.          应加荷重范围0—10KN；叠层高度0—25mm

2.          测定精度

附加载荷：压强（1.00±0.05） MPa。

叠层高度：测定值的±0.2%

3.          测定试样：

爱普斯坦方圈试样： 30㎜×300㎜；

4.  测试用电气及机械部件

1）各种低压电气部件均采用国际。

2）压力传感器采用国际，测定范围  0—10KN，  精度0.001KN。

3）用于传动的机械部件采用国际。

5.  厚度测试尺

1）生产厂家：日本三丰。

2）测定范围  0—25mm，  测定精度0.01mm；

3）通讯机能：计算机自动读取测量数据。

6.  主要测试功能

1）需要测试的试样信息为上位机传来的信息，也可手工登记试样信息。多余的信息可删除。

2）试样的重量由计算机自动从电子秤读取数据，精度为±0.1% 。

3）试样的宽度由计算机自动从宽度测试尺读取数据，精度为±0.1㎜。也可手工输入宽度数据。

4）自动进样。

7.  叠装系数的测定

1）压强为（1.00±0.05） MPa，由计算机进行自动设定。

2）压力设计成具有压力标准可修改的功能。

3）自动进行载荷设定，具有压力超限报警保护功能。

4）自动进行数据测定和叠装系数的计算，数据可自动上传给上位机，并可用打印机打印。

5）操作界面根据用户习惯采用表格形式,分为微机操作和触摸屏操作两个部分，均可独立操作互不影响。

8.  标样测试

具有单独的标样测试画面，且可预先输入标样数值及上下限数据，对超出上下限的测试结果予以警示。

9.  数据处理：

1）测量数据存入数据库中，并可随时调用。

2）所有测量数据都能转换成Excel格式文件。

3）具有打印、查询、统计分析功能。

10．网络通讯功能：

    1）本计算机须接入局域网，与上位机之间具有双向通讯功能。本计算机数据库格式必须满足用户实际要求，并且根据用户实际数据库情况进行配置。

    2）上位机发送的信息日后可能会发生变化，应预留日后易于修改的格式。

11．故障报警功能

          设备发生故障时，应该具有自诊断功能，显示故障大致部位及引起故障的原因和排除方法。

 三、系统配置

 1 、硬件组成

电源模块        VIPA 207-1BA00                   2   块

CPU + DP 主站   VIPA 214-2BM02                   1   块

模拟量输入模块  VIPA 231-1BD53                  1   块

通信模块        VIPA 240-1BA20                   2   块

开关量输入模块  VIPA 221-1BF00                   1   块

开关量输出模块  VIPA 222-1BF00                   1   块

开关量入/出模块 VIPA 223-1BF00                   1   块

操作面板        EVIEW MT501T                     1   个

驱动装置        EDP200 PA                        2   套

伺服电机        KINCO 23S31                      2   台

2 、软件组成

编程软件           SW-873(WinPLC7)               1  套

伺服组态软件       ECO2WIN                       1  套

组态软件           EasyBuilder500                1  套

升降、测厚电机均采用伺服电机，驱动器采用KINCO的系列，操作和生产工艺参数显示采用EVIEW的MT-501T触摸屏，全线控制采用 VIPA公司的200V PLC构成。VIPA 214DPM的Profibus和ED200 PA和MT-501T通讯

四、各系统简介

 1. 升降的位置控制

升降用于试样宽度检测。电机采用交流伺服电机加伺服驱动器控制。升降速度、位置由速度电位器通过MT-501T送入VIPA 214 CPU，再通过DP网由VIPA 214 CPU加到ED200 PA上。由于测量精度的要求，升降的加速度不能太大，因此升降速度的设定采用PID运算。

驱动器类型:ED200 PA，0.4KW
设定：

P6040＝06（停）或1F（运行）
P6060＝3
P6081＝1000
P6083＝100
P60FF＝0.8
P60F601＝8000

P60F602＝50

P60F606＝10
2. 测厚位置和速度控制
    由于测厚速度需根据压力自动调节速度（U＝K * D * 1/P）。
其中U：测厚速度，K：修正系数，D：两极板距离，P：读取的压力值。所以测厚电机驱动器的设定由以下两个因素决定。
· 测厚位置通过旋转编码器测定，其信号通过驱动器的DP 口送入VIPA 214DPM PLC，PLC测量高速计数器的计数值即为测厚位置。
· 压力设定通过MT-501T设定，在运行中不断读取压力值P并送入PLC。
    PLC将上述两个参数相乘（压力的倒数）并乘以相应的修正系数（根据机械变速比决定），需要注意的是，由于测厚电机在使用过程中需要高速换向，因此当收到换向信号时，电机需要高速的降速和升速过程，ECOSTEP200 PA需外接制动电阻。
测厚驱动器类型：ED200 PA，0.75KW
设定：

P6040＝06（停）或1F（运行）
        P6060＝3
        P6081＝3000
        P6083＝100
        P60FF＝1.5
        P60F601＝8000

P60F602＝50

P60F606＝25

 五、系统功能介绍

 1、启动，自检，复位，待料。

2、放置被测试样至送料器。

3、送料器送入被测试样。

4、送料器将被测试样送入转料叉。

5、转料叉将被测试样翻转90度。

6、转料叉将被测试样送至预定位置。

7、托料叉上行，托起被测试样。

8、托料叉将被测试样送至测宽位，转料叉退出。

9、被测试样进行宽度测试。

10、宽度测量完毕，将被测试样送入电子称料叉，进行称重。

11、重量测试完毕，托料叉上行，将被测试样送至叠装系数测试位。

12、标准压块与测量平板将被测试样压紧，进行叠装系数测试。

13、叠装系数测试完毕，托料叉上行，转料叉进入。

14、托料叉将被测试样置入转料叉后退至待料位。

15、转料叉退出，将被测试样翻转90度平行于操作平台。

16、送料器将被测试样送出转料叉。

17、取走被测试样，待料。

六、系统的外观图

                          系统外观图一

七、设计特点

1、电工钢叠装系数的测量方法由传统的垂直下压方式改变为水平方向拉动加压，既简化了仪器的结构，又消除了消除了直立式压力机构由于自重产生的压力偏差，提高了测量精度。

2、垂直伺服系统采用托料叉承载试样，使试样放置方便，安全，可靠。

3、在托料系统上方加装测宽装置，在托料系统下方加装称重装置，则可一次完成测宽，称重和测量叠装系数三项工作，使仪器功能具有可扩展性，大大提高了生产效率。

4、配合托料系统加装一套自动循环送料装置，可自动完成试样的放置和回收。

5、预留了全自动生产线的机械接口和电气接口，使自动送料循环系统可在硅钢片试样的系列检测流程中与其他检测装置衔接，从而为生产线上前后设备的连接提供了方便。

 八、综述

 该测试仪从二OO 六年初投入使用至今，各个性能指标完全满足对硅钢片的叠装系数测定要求，不仅能完成自动进料、定位、加压、测量、复位、退料等工序，而且具有试样自动测量宽度和测厚功能，不用人工干预。其卧立侧压式的创新设计减少了压头自重所致的测量误差，提高了测量精度，并增加了自动测宽测厚系统，故障率低、维护简单，大大提高了数据采集精度和工作效率。可以相信VIPA 214DPM和ED200 PA的优良性能和极高的性能价格比使它们在测试仪器上具有广泛的应用前景。

　1 引言
　　拉丝机是金属加工行业主要加工设备之一，主要是将粗线加工成各种规格细线，一般由放线、水冷、收线等部分组成，其中电气传动部份主要由拉线电机和收线电机实现。通过PLC来实现拉拔速度设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。通过变频器来控制电机的转速。
　

　　2 直进式拉丝机变频控制系统
　　该直进式拉丝机主要对精轧出来的不锈钢丝进行牵伸，设计的工艺要求为：（1）高拉丝速度18m/s；（2）加工品种主要是进线Ф6mm→出线Ф2mm（3）停车不能有断头（紧急停车除外）。
　　直进式拉丝机是拉丝机中难控制的一种，由于它是多台电机同时对金属丝进行拉伸，作业的效率很高。不像以前经常遇到的水箱拉丝机和活套式拉丝机，允许金属丝在各道模具之间打滑。由于比较容易在作业过程中拉断，它对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。本系统共有六个的转鼓，每个转鼓由一台变频器控制并带有机械制动装置，和一个收线电机。每个转鼓之间安装有用于检测位置的气缸摆臂，采用位移传感器可以检测出摆臂的位置，当丝拉得紧的时候，丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂内移。

图1 设备外形图

图2 加工工艺简图

　　3 控制工艺原理
　　该直线式拉丝机控制系统主要分为：点动、联动、加速启动、自动工作和刹车五部分组成。
　　1） 点动：点动分为前转和后转。当踩下点动脚踏开关时，所选控电机以固定的转速运行，使每个转鼓上的线绕紧。
　　2） 联动：联动分为前联和后联。台转鼓没有前联，第六台转鼓没有后联，中间四台转鼓前联和后联都有。当踩下前联开关时，所选控电机及之前的电机一起转动绕丝；当踩下后联开关时，所选控电机及之后的电机一起转动绕丝。当联动时，电机以某一固定速度旋转。
　　3） 加速启动：加速启动与联动类似，但没有前后之分，当按下加速按钮时，所选择电机及之前的电机加速启动到设定的速度。
　　4） 自动启动：当把线全部绕到转鼓上时，按下启动按钮，所有电机一起加速启动，通过PLC里面的PID来调节各个电机的转速，保证在高速运行的状态下不会拉断丝，直到速度达到设定值，收线机也一起运行。当按下停止按钮时，所有电机减速停止。
　　5） 刹车及急停：当停车状态下，为了防止断线，所有转鼓不允许转动。当在运行状态下，如果发生断线，所有的转鼓要立即停止，防止发生意外。
　

　　4 控制系统介绍
　　控制系统上位机采用和利时HT6600C系列触摸屏，下位机CPU选用和利时LM3109 PLC控制器，上、下位机之间通过RS485进行通讯。通过逻辑编程处理来自触摸屏以及按钮、传感器等信号，控制6台变频器。图3为控制系统配置图。

图3 控制系统配置图

　　4.1可编程控制器部分
　　本系统采用HOLLiAS LM系列PLC控制，配置1个CPU模块LM3109、1个16通道数字量输入模块LM3212、1个8通道数字量输出模块LM3222、1个8通道模拟量输入模块LM3313和3个2通道模拟量输出模块LM3320。
　　1）CPU模块：LM3109模块的额定工作电压为AC220V，自带40点I/O，提供24路DC24V输入/16路继电器输出。具有1个RS232和1个RS485通讯接口，支持专有协议（仅RS232）/Modbus RTU协议/自由协议。
　　2）数字量扩展模块：LM3212模块是16路数字量输入处理通道，主要完成数字量信号处理，数字量输入信号的额定工作电压为24VDC。LM3222模块是8路数字量输出处理通道，主要完成触点型数字量的输出处理工作，输出额定负载的电压为24VDC或220VAC。
　　3）模拟量扩展模块：LM3313模块提供8通道模拟量输入通道，输入范围-10-10V电压信号和-10-20mA电流信号可选，主要完成现场模拟量的输入、采集与处理工作。LM3320模块有2路模拟量输出处理通道，输出范围0～10V电压信号或0～20mA电流信号，完成模拟量信号的输出工作。

　　表1为系统I/O分配表。
　

　　4.2 监控部分
　　上位监控部份采用和利时HT6600系列触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏上可以进行参数设置、电机启停控制和显示转速和故障等信息。图4-图7为触摸屏部分监控画面。

　　5 结论
　　采用和利时可编程控制器、和利时的触摸屏以及变频器，为直线拉丝机设备提供了机电一体化的系统解决方案，可进行点动、联动和自动控制，提高了拉丝机的自动化程度。同时，控制系统提供非常高的运算速度和控制精度，保证了拉丝的质量，具有很高的可靠性和性能价格比，在保证质量的同时，大化的降低生产成本。