6ES7211-1AE40-0XB0型号介绍

LOGO!是合适的选择

　　为了获得用可延展塑料树脂制成的完美成形的产品，原材料必须经过极好的定形。LOGO!控制称为curing 的过程，该过程将由微小塑料珠组成的原材料塑造成合适的形状。

　　Morval 是Woodbridge Group 的成员，处理客户的铸模泡沫塑料业务。产品应用范围包括封装保护，材料处理，消费耐用品和原始设备制造商的零件。

　　Morval 从1952 年开始加工泡沫塑料树脂，是北美家铸造保护封装上的聚苯乙烯的公司。时间上的**入和自身经历使它成了北美泡沫塑料树脂模具的主要制造商之一。
　　加工铸模泡沫塑料的原材料由塑料树脂小颗粒组成。当小颗粒处于正常状态时，它们的形状不会是圆形。当小颗粒被喷入模型时，它们需要变成圆形来减少颗粒之间的空隙。让小颗粒以合适的形状通过curing 过程。有一个大的存储室用来装小颗粒。

　　根据使用的材料不同，压力在8 到12 小时内升至60psi。压力增加需要缓慢进行，以防止小颗粒碰撞过于激烈，并给它们充分的时间来改变形状。为了让压力缓慢增加，LOGO!对一个斜面阀门进行控制。达到预先设定的压力时，斜面阀门不再起作用，一个维持阀门替代它来保持压力。现在小颗粒有着很好的圆形，并已经可以在铸模机中使用了。存储室清空后，压力不再存在，这个过程又可以重新开始。

　　在两年前Morval 实现了这一过程的时候，Jade Logic Building Technologies 的Bill Haines 引入LOGO!来控制这个过程。对于Morval 来说，LOGO!可靠、灵活并且价格合理。使用LOGO!后，它们的加工能满足ISO 标准。这个过程很安全，并且可以在保证质量的情况下进行重复。操作人员可以根据实际需要改变预先设定的时间并重新开始循环。由于LOGO!处理起来非常方便，所有的改变都可以很快的进行。

　　为了保证安全，存储室的压力和填充水平都被监测。只有在相应的传感器显示运转正常的情况下，LOGO!才能允许循环继续进行。

一 概述
　　钢帘线主要用于汽车轮胎生产，随着汽车工业的迅速发展，钢帘线市场前景被看好。02年至今，江苏、山东、辽宁以及湖北等地一直在兴建和扩建钢帘线生产基地。通过对前期引进设备的消化和吸收以及国内机电技术水平的**，目前钢帘线的生产设备如直线式拉丝机、中丝热处理设备、水箱拉丝机、合股成绳机以及外绕机都在逐渐国产化。为适应日益激烈的市场竞争，**设备性能，降低设备成本，寻求创新型解决方案就成为设备商和终生产厂家的重要关注点。

二 工艺要求及控制系统组成
　　中丝热处理是对半成品钢丝通过热处理正火,消除钢丝在拉拔过程中产生的加工硬化，它是一种连续加工工艺，示意图如下：

工艺要求：
1、对于一定直径（d）的半成品丝，牵引速度（V）要保持恒定，即d/V值恒定。
2、牵引轮和收线轮之间的半成品丝的张力（F）要保持恒定。同时因为收线轮采用中心收卷方式，应该进行张力锥度控制。
厂家条件：
1、为控制成本，厂家只提供时序逻辑控制信号，不提供如张力反馈、电机编码器等信号。 2、供应商产品必须有在国内拉丝机企业两年以上成熟应用经验并提供解决方案。
　　分析：如果不考虑上述限制条件，上述工艺通过一个非常普通的中心收卷方案就可以解决。因为艾默生有专门针对此类工艺的TD3300张力控制专用变频器，可是TD3300变频器三种张力控制方式所要求的条件（张力反馈信号或张力开环闭环矢量转矩模式）均不具备。为此，我们为厂家提供了如下的解决方案，并得到了厂家认可。

　　如上图，根据驱动轮稳速精度要求，选择了EV1000变频器。整个工艺的难点在于收线轮的张力控制。根据收卷轮运行频率范围（60Hz~5Hz）以及半成品丝的张力控制精度要求（±20%），决定采用TD3000变频器直接进行转矩控制，转矩设定指令由PLC根据用户的设定进行一系列计算之后给出。而根据工艺要求的PLC点数以及程序容量与计算速度，决定选用艾默生新推出的EC20-BRA2012 PLC。

三 控制原理
1、半成品钢丝收线速度控制
　　由于EV1000变频器运行稳速精度<±1%的额定同步转速,完全满足工艺对速度控制精度的要求，因此只需要根据线径就可以计算出所需设定的变频器频率。
2、半成品钢丝收卷张力控制
　　张力控制是通过变频器与PLC配合来完成的，其控制思路如下：

卷径计算
　　由于有排线器装置，排线器从一边运行到另一边时会产生一个换向信号，我们将此信号传递给PLC，一但PLC检测到此信号，则认为卷径发生变化，具体计算关系如下式所示。

式中n表示收到第n个排线换向信号，Dn表示第n圈时的卷径，D0表示空卷时的卷径，d表示线径，而k表示卷径校正系数，一般由经验获得，和线径相关。上述公司经过实际验证，和实际情况比较吻合。
张力计算
　　处于成本考虑，我们没有为PLC配置模拟输入和输出模块，而是巧妙地借用了变频器的模拟输入输出口以及PLC标配的RS485通行串口来实现张力的设定。首先用户将张力设定电位器连接到变频器模拟输入AI1，变频器自身只是采集该模拟量值，但并不对该模拟量进行任何处理，然后PLC利用内置的标准通信函数与变频器通信，读取模拟量输入值，转化为张力设定值。在此处需要注意的是根据变频器串口通信协议，PLC读入值0~2000代表变频器AI1口电压输入值为-10V~+10V。
　　根据工艺要求，随着卷径增加（满卷与空卷之比可达4：1），收线张力必须按一定规律减小，否则会发生外层丝勒到里层中去，导致缠丝现象。PLC根据下面公式来进行张力锥度公式进行计算：

式中，F为实际设定张力，F0为电位器设定张力，D0为空卷卷径，D为当前卷径，k为锥度校正系数。其趋势图如右边所示。
　　设置了相应的密码（PLC可提供3 级用户密码权限）。保护用户程序的私密性。
转矩计算

四 运行调试
　　这种设备运行耗费大量的电能，而且调试会浪费昂贵的金属线材，因此用户一般不会给设备厂家提供较长的调试时间，这就需要我们在正式调试前做大量而仔细的工作，确保一次成功。
　　1、仔细检查线路图，确保强电与弱点接线正确，尽量遵循变频器与PLC用户手册给定的走线方式。
　　2、因为EV1000和TD3000都具备电机参数自学习功能，特别是TD3000，因为运行在开环矢量转矩方式，一定要进行自学习。
　　3、在正式调试前，将PLC与变频器通信程序调通，确保读取与写入参数正确。
　　4、验证PLC的脉冲记数功能。
　　5、对PLC各计算子程序进行验证，确保计算无误。
　　6、按照工艺要求，认真分析各时序逻辑信号，做出正确的程序。
　　经过上述仔细准备，调试起来非常顺利。

五 系统优点
　　在和用户充分沟通、了解工艺要求与原理的基础上，结合艾默生公司工控产品的功能和特点，实现了极高性价比的中丝收线系统，这套系统具有如下的优点：
　　1、系统电气配置非常简洁
　　一般带张力控制的收放卷系统，不是设计成带张力反馈的张力闭环控制系统，这种情况下用户需要张力反馈信号，会增加机械和电气成本，就是让矢量控制变频器工作在转矩模式，这种方式对变频器性能要求比较高，而且必须加装电机编码器，也增加了设备成本，并且编码器安装也费工费时。通过对收线设备的技术要求进行分析，确认TD3000变频器开环矢量转矩模式的转矩控制精度完全可以满足设备要求。当然这和TD3000**的矢量控制算法是分不开的。
　　此外，EC20 系列PLC的标准配置非常丰富，它标准配置了两个通信口，其中之一就是RS485接口。因此在无需增加额外成本的情况下可以和变频器建立高效的通信。由于标配的通信功能，为系统节省了一个模拟输入模块和一个模拟输出模块。
　　2、系统调试简单易行
　　在小型电气控制系统中，设备间通信的调试都是一个难点和重点。但艾默生EC20-PLC自动集成了艾默生变频器通信协议，因此通信非常简单，只需一条指令就可解决问题。以设定变频器运行频率为例，步骤如下：首先在工程管理器中的通信设备连接项的变频器连接表中设定变频器地址，型号，厂家，协议。然后直接利用如下指令即可：
　　—[ FRQ 2 D0 M0 D2 ]
　　其中，2表示对当前地址为2的变频器进行通信，D0存放要设置的频率，M0和D2都是反映指令执行的饿状态。
　　3、系统的可靠性很高
　　艾默生变频器很早就进入钢帘线行业，并针对钢帘线行业变频器使用环境进行了专门的改进，有着很好的环境适应性。
　　一般钢帘线工厂都有自建的电厂，和标准电网质量相比，电厂发电质量不好，因此我们在变频器输入端设计了特殊的处理电路，能够有效容忍电网质量一定程度的下降。此外，变频器适应电网电压波动范围大，如TD3000电网电压波动范围在额定输入电压的±20%。
　　针对钢帘线多粉尘的潮湿环境，艾默生工控产品（变频器与PLC）的所有单板及器件引脚都进行三防漆的处理，而且采用独立的散热风道，更有效地降低金属粉尘的影响。

六：结束语
　　高性价比系统的设计必须建立在对生产工艺流程的了解之上，必须建立在对变频器和PLC性能与功能特点的熟悉之上，两者的紧密结合，才能为客户提供极具竞争力的解决方案。
　　TD3000变频器**的算法，较好的开环矢量转矩控制精度是整个系统的关键所在。
　　艾默生推出的EC20 PLC经受住各种环境的考验，充分验证了艾默生工控产品高度的可靠性。

一、概述
　　莱钢炼钢厂4a#连铸机为一台三机三流的矩形坯连铸机，年生产能力为80万吨，与中型轧机构成一条热装热送短流程生产线。本文将对其基础级自控系统进行详细介绍。
　　
　　二、生产工艺简介
　　钢水包由转炉车间运至连铸车间后，由车间行车将钢水包置于大包回转台钢包臂上，旋转至浇注位后，钢水由钢包流入中间罐车，达到开浇液面后，浇铸开始。钢水经中间罐车注入结晶器，经过初次冷却控制以及振动控制调节后，进入二冷区。自控系统自动跟踪铸坯的位置及长度，铸坯到达冷却段时，由二次冷却系统对铸坯进行水/气的混合冷却。系统跟踪钢坯头到达矫直区时，拉矫机依次进行换压操作；跟踪到脱引锭位时，自动进行脱引锭操作。钢坯达到定尺长度后，由火焰切割机实施切割，切割后由输出辊道运出，再由横向移钢机运至热送辊道，后由热送辊道运到中型加热炉进行轧制。
　　
　　三、系统构成及配置
　　系统采用了美国罗克韦尔自动化公司的PLC5作为主控制器，SLC500
　　用于火焰切割自动控制，选用罗克韦尔自动化公司1336系列的变频器用于交流调速控制，远程I/O模板用于切割区以及出坯区现场信号的控制，以工业以太网以及DH+网作为控制网络。
　　在该系统中，共采用了4套A-B
　　PLC-5/40E分别用于铸机的公用系统以及铸流系统的自动控制。根据系统的控制规模，并保留有25%左右的控制点余量，PLC系统的硬件配置如下：
　　
　　公用系统：
　　主机架通过CPU上的通道1B（组态为Remote I/O Scanner方式）外带了5只扩展机架、6块Remote I/O模板以及4台1336 PLUS变频器。
　　
　　具体配置为：
　　电源模板（1771-P7，16A）6块、CPU（1785-L40E）1块、AI模板（1771-IFE）3块、AO模板（1771-OFE）3块、RTD模板（1771-IR）1块、高速计数模板（1771-VHSC）1块、24VDC
　　DI模板（1771-IBD）25块、24VDC DO模板（1771-OBD）14块、220VAC DI模板（1771-IMD）23块、220VAC
　　DO模板（1771-OMD）16块、远程I/O适配器（1771-ASB）5块、远程I/O模板（32入/32出：1791-IOBW）4块、远程I/O模板（16入/16出：1791-16BC）1块、远程I/O模板（24入/8出：1791-24B8）1块、25匹马力1336
　　PLUS变频器（CAT 1336S-B025-AA-EN4-CTM1-HA2）2台、20匹马力1336 PLUS变频器（CAT
　　1336S-B020-AA-EN4-CTM1-HA2）2台。
　　
　　铸流系统：
　　用于铸流控制的三套PLC系统的配置完全相同，均是：
　　主机架通过CPU上的通道1B（组态为Remote I/O Scanner方式）外带了2只扩展机架、3块Remote I/O模板以及7台1336
　　FORCE变频器；另外，采用了3套A-B公司的小型产品SLC 500 分别用于每流的火焰切割机的自动控制。SLC 500
　　PLC通过CPU上的DH+通讯口与PLC-5/40E的CPU上的通道1A通讯口（配置为DH+）连接构成了DH+网以实现数据交换。
　　
　　PLC5具体配置为：
　　电源模板（1771-P7，16A）3块、CPU（1785-L40E）1块、AI模板（1771-IFE）4块、AO模板（1771-OFE）8块、RTD模板（1771-IR）2块、高速计数模板（1771-VHSC）1块、24VDC
　　DI模板（1771-IBD）5块、24VDC DO模板（1771-OBD）4块、220VAC DI模板（1771-IMD）7块、220VAC
　　DO模板（1771-OMD）5块、远程I/O适配器（1771-ASB）3块、远程I/O模板（1791-IOBW）3块、25匹马力1336
　　FORCE变频器（CAT 1336T-B025-AA-GTIEN）4台、40匹马力1336 FORCE变频器（CAT
　　1336T-B040-AA-GTIEN）3台。
　　
　　SLC500具体配置为：
　　电源模板（1746-P2）1块、CPU（1747-L542）1块、 DI模板（1746-ITB16）1块、DI模板（1746-IB16）4块、
　　DO模板（1746-OW16）2块、DO模板（1746-OB16）2块。
　　
　　4套PLC5 通过各自CPU上的以太网口（通道2）挂在以太网上，并通过MSG指令相互传递数据；共25台1336变频器作为远程站采用Remote I/O
　　Scanner方式与PLC进行数据通讯：其启动、停止、速度给定等指令均由PLC下达给变频器，同时变频器的各种状态数据以同样形式反馈给PLC。另外，4台高性能PⅢ工控机作为系统的上位机，通过以太网与PLC进行数据传送，完成铸机生产的监控，其中3台为操作员站，互为备用，用于生产的实时监控；1台为工程师站，可以完成对软件系统的查阅、修改等工作（系统配置图如图1所示）。
　　
　　四、软件设计、系统控制功能及实现
　　4．1 PLC程序的设计：
　　控制程序使用罗克韦尔自动化公司专用编程软件Rslogix5，并全部采用简单易懂的梯形图方式编制而成，分为公用控制程序及铸流控制程序共4套。
　　
　　每套控制程序均采用了流行的模块化/结构化编程方法：根据控制对象、控制目的的不同把控制程序分为若干控制部分，由主程序在每次扫描周期中依次调用来实现各自的控制功能；在每一个梯形图文件中，把控制功能相同的程序放在同一控制段中，并加以注释。这种结构化编程方法使得程序的查阅、功能的扩充及修改变得更加容易，大大增强了程序的灵活性、可读性、实用性和维护性。
　　
　　4．2 监控系统的设计：
　　上位监控系统采用Rsview32制作，Rslinx负责完成与PLC的数据通讯。根据生产工艺、控制功能的要求，共制作了9大部分、共计40余幅监控画面。
　　
　　4．3主要的控制功能及关键技术的实现：
　　主要控制功能：
　　该自动控制系统主要用于连铸机生产的基础级自动化控制，通过采用A-B自动化控制技术可完成基础生产工艺过程的全自动化控制，实现连铸生产现场设备的自动联锁，介质温度、压力、**的检测调节，数据的通讯处理、故障报警以及生产状况的在线监控等功能。
　　
　　
　　主要控制功能有：中间罐车行走、升降功能；结晶器冷却水、二冷水、公用介质的**及压力检测调节功能；推钢机控制功能：横移机控制功能；大包、中间包的钢水测温及称重功能；大包旋转及升降控制；液压站控制；结晶器振动控制；拉矫机/拉矫辊控制；输出辊道控制；结晶器冷却水控制；二冷水控制；自动跟踪控制；火焰切割控制以及生产的在线监控等。
　　关键技术的实现：
　　
　　① 变频调速控制技术：中间罐车、拉矫机、结晶器、输出辊道、横移机等设备均采用了变频调速控制技术。PLC通过Remote I/O
　　Scanner通讯方式将控制命令传达给变频器，同时接收变频器的状态实时反馈信息；控制程序则通过采用MOV指令将启/停、正/反转、速度给定值等命令信息以输出字的数据格式传送给变频器，从而实现变频调速的自动控制。
　　

　　
　　
　　② 二冷区的全自动配水控制算法：
　　理论上理想的二冷配水控制曲线是一条二次曲线：F=aV2+bV+c，但是实现起来非常困难。为此，我们采用直线仿真曲线技术：采用三条斜率不同的直线来模拟二次曲线，根据当前的拉速及三条直线所对应的a、b值分别计算出三个配水量F1、F2、F3，然后取其大值作为当前的实际给定值：Fsp
　　= Max｛F1，F2，F3｝（如图2所示）。此外，软件上通过PID指令完成七段回路仪表调节控制（控制框图见图3）。
　　
　　③ 铸流自动跟踪技术：
　　PLC根据A-B增量型编码器（安装于3#拉矫机上，1024脉冲/圈）发送至高速计数模板的脉冲数，自动计算并完成送引锭模式、浇注模式下的拉矫机/拉矫辊、二冷区配水、电机测速以及铸坯测长等全自动控制。
　　
　　④ 火焰切割自控系统：
　　该系统单独采用3套SLC500
　　PLC，并建立了DH+通讯手段与PLC5进行数据通讯。根据PLC5发送过来的铸坯测长实时数据，实现对钢坯切割的自动化控制，并具有2种定尺（本机、上位）、3种操作方式（手动、半自动、全自动）的控制功能。同时PLC5根据SLC500的反馈信息控制输出辊道的动作将切割完毕的铸坯运出。控制程序则使用MSG指令来实现通讯数据信息的相互传递。
　　
　　⑤ 铸机生产的自动在线监控技术：
　　采用Rsview32监控技术、Rslinx通讯技术开发了铸机生产的在线监控系统。
　　
　　该监控系统分为总貌、风机液压站、条件及状态、公用检测、一冷、二冷、设备冷却水、液面控制和其它9大部分，具有如下主要功能：
　　
　　生产数据、设备状态的在线显示监控；
　　生产数据的上位设定及生产模式的控制选择；
　　设备控制方式的选择以及设备的远程控制、介质的远程调节；
　　趋势记录、故障报警、报表打印以及系统故障自诊断。
　　

　　

　　五、结束语
　　该自控系统综合集成了美国罗克韦尔自动化公司的PLC控制技术、画面监控技术、网络通讯技术以及变频调速技术，实现了连铸机基础生产工艺过程的自动化控制，可完成连铸生产现场设备的自动联锁控制，介质参数的检测调节，数据的通讯处理、故障报警诊断以及生产状况的在线监控等功能。经过三年多的运行验证，该系统控制功能**、安全稳定可靠，有效地**了劳动生产率，改善了工作人员的工作环境，减轻了工作人员的劳动强度，为生产的顺行提供了可靠的保障，并取得了十分显著的经济效益。