西门子模块6ES7516-3AN02-0AB0技术参数

1 设计背景 

 从近几年的国际纺织机械展览会上可以看到: 国外的织机制造商，如日本津田驹工业株式会社和丰田公司、意大利的SOMET公司、比利时的PICANOL公司、瑞土的SULZERTEXTIL公司和STAUBLI公司等，机电一体化技术经过几十年的发展，各自形成了具有很高自动化水平的电气控制系统，普遍采用新型高速可靠的微机群或计算机系统和人机界面，具有自诊断和数据采集管理功能，实现电子选纬、电子多臂等控制。而国内的无梭织机其技术水平与国外差距较大，国产剑杆织机的产量很大，但使用的技术普遍是从国外八十年代的机型改进而来，大多采用商用微机，并且档次不一。近两年，中纺机、经纬纺机、聊城纺机、龙力机械和杭州精工等厂家都把PLC应用于剑杆织机的电气控制。本文就使用台达EHPLC为核心而构成的剑杆织机主控电气系统作一介绍。  

 2 剑杆织机自动化系统分析 

 通常剑杆织机电控部分分为电子送经、收卷和主控三部分.可见主控部分主要实现织布的功能,其控制对象主要包括主电机、多臂电机、寻纬电机、离合器等。  

 2．1点动 

 （1）点动的作用  

 ·调整滚轮梳位置  

 ·断经后重新开车准备  

 （2）点动流程 点动流程参见图1。  

 2．2盘车 

 （1）盘车的作用：手动装布  

 （2）盘车流程图：盘车流程参见图2。

 图1 点动流程图 图2 盘车流程图
  
 2．3正反寻纬 

 （1）正反寻纬作用：  

 ·手动调整综框位置  

 ·手动调整行程开关位置  

 （2）正反寻纬流程：正反寻纬流程参见图3和图4。

 图3 手动调整行程开关位置流程图 图4 手动调整综框位置流程图
  
 2．4开车 

 （1）开车作用：织布  

 （2）开车流程图：开车流程图参见图5。 

 2．5正常停车(手动停车) 

 正常停车(手动停车)流程参见图6。 

 2．6纬停测控 

 （1）纬停原因：断纬  

 （2）纬停测控流程图：参见图7。

 图5 开车流程图 图6 停车流程图 图7 纬停流程图
  
 2．7经停测控 

 （1）经停原因：断经  

 （2）经停测控流程图：参见图8。 

 3 剑杆织机自动化系统设计 

 3．1系统组成和特点 

 （ 1 ）为了提高控制系统的可靠性，系统硬件以台达公司的DVPEH3200TPLC为核心，配置台达公司的DOP-A57GTD界面，参见图9。

 图8 断经流程图 图9 系统硬件
  
 （2）I/O具体分配  

 X0 纬停 Y0 点动  

 X1 经停 Y1 离合器  

 X2 选纬 Y2 开车  

 X3 多臂保护 Y3 正车  

 X4 断纬 Y4 反车  

 X5 断经 Y5 红灯 

 X6 行程开关 Y6 录灯 

 X7 纬检 Y7 白灯 

 X10 点动 Y10 选纬1  

 X11 热组件 Y11 选纬2  

 X12 正寻车 Y12 选纬3  

 X13 反寻车 Y13 选纬4  

 X14 主机启 Y14 选纬5  

 X15 开车 Y15 选纬6  

 X16 停车 Y16 选纬7 

 X17 计数开关 Y17 选纬8  

 （3）电源部分：Y0~Y4 为12DCV 电源供电,Y5~Y17为24DCV电源供电。 

 3．2人机界面 

 人机界面是台达公司配置DOP-A57GTD。中文信息使操作工和维修工的工作变得方便快捷。各种织机工艺参数设定(见例1)、选纬参数设定(见例2)、生产管理数据(见例3)、  

 故障信息都在接口上自动显示(一当有故障时)。  

 例1： 开车时间 盘车时间  

 点动时间 经停空纬否  

 手动/自动  

 盘车  

 纬密  

 例2：选纬序号(步数) 纬针 纬数(纱数)  

 1 1 10  

 2 2 4  

 3 4 4  

 4 1 2  

 5 8 10  

 6 7 6  

 7 5 l  

 ………  

 (注:不同的PLC其可设定的工作选为序号量是不同的)  

 例3：当前序号(步数):5  

 当前纬针:8  

 当前纬数(纱数): 6  

 乙班(甲班,丙班,丁班可选)产量215m  

 效 率 99％  

 总产量1289m 

 4 系统软件 

 4．1程序结构 

 结合该系统的特点对整个软件系统采用主程序、子程序、中断构成 

 4．2诊断保护功能 

 织机的停车原因在接口上有中文信息提示，在软件上，系统自动监测电磁离合器、多臂机保护、热组件、断纬,断经、行裎开关等。并及时显示和启动保护,以确保产品的质量，避免人为因素。 

 4．3参数设定功能 

 根据工艺要求和客户方便有针对性地画面制作这对操作人员带来极大的方便。 

 4．4数据保存功能 

 设定的工艺参数和生产管理数据有长期保存功能。例如，选纬方式和状况需要掉电保存,织机断电时，PLC必须将织机的位置和当前投纬的序号、纬针、纱数保存起来。系统还具有甲乙丙丁四个班的产量、效率及总产量的数据保存，这对企业的管理有很大的好处。 

 4．5选纬功能 

 软件实现电子选色替代传统的纹板选色，使可操作性大大提高。然而为了确保选纬的正确，在软件的编制中，考虑必须周全，也包含了一定的技巧。选纬采用间接寻址的方式，利用指标变址E确定选纬器机构选纬序号(步骤)。PLC根据织机的正车或反车，相应的寄诸器加或减。加减及加减的多少由正车、反车、计数开关结合处理 

 5 系统设计特点 

 5．1启动迅速 

 再次打纬时,织机车就应达到或接近正常运转速度为此要高压启动 

 5．2制动平稳快捷 

 停车位置准确.这样有利于重新开车启动.这里就体现出相应时间快,为此我们采用中断处理 

 5．3操作方便 

 即有正常启,制动功能,已有实现某些特殊操作,如选纬工艺设定,点动、停手动正反寻车等 

 6 系统应用 

 本系统已在山东聊城剑杆织机试用，系统相当稳定可靠。系统进行监测。  

 具有结构简单，操作方便，接口简洁，稳定可靠，成本低廉等优点，是传统控制系统的佳替代产品，并可供应用其它PLC控制系统时参考。该系统具有大批量产品化潜力，具有广阔的市场前景。  

1 引 言
 台达EH系列可编程控制器是由台湾台达电子公司生产，由中达电通股份有限公司负责在中国大陆推广应用。它具有可靠性高、易于扩展、运算能力强、实时性好、编程方便等特点。目前国内水电调速控制系统一般采用国外小型PLC、PCC以及IPC等工控产品，但其PLC高速计数器的计数频率一般在200kHz以下，在应用中需要配置复杂的硬件电路，在软件方面需要采取分频、中断等技术措施，很难满足水电机组调速系统对机组和电网频率测量的要求。台达PLC针对水力发电系统对频率测量精度要求极高的特点，配备了10MHz的测频卡，可直接测量出被测信号的周期，很好地满足了水轮机调速系统的需要。

 2 台达PLC的主要技术特点
 （1）高速运算处理芯片（ASIC）设计架构
 采用CPU+ASIC双处理器，分工运算处理，基本指令速度可达0.24s，I/O数据模块更新接口，不占用程序扫描时间，并内置多组外部中断功能。
 （2）通讯能力强
 内置了两个串联通讯口，除可以同时与PC、HMI通讯外，提供了便于与RS232或485通讯接口的Modbus串联通讯的指令，该指令提供了ASCII及RTU两种模式，使用者只要依据指令格式中的站号、装置的参数地址及读写数据，无须了解通讯协定的格式，更不用编写复杂的校验码计算程序。
 （3）易于增设特殊功能
 为主机配备了许多功能硬件卡，只需要在主机功能模块上插入该卡板就可以增加主机的功能，卡板有通讯、模拟量或开关量输出输入、测频卡板，以及嵌入式数据设定显示器等。
 （4）强大的PLC网络能力
 只要将写入及读出的参数地址及长度填入特殊寄存器内，不用编写通讯程序，主站会自动与各站继续数据交换，从站多可达16站，它不仅与PLC，还包括与台达机电控制产品，如变频器、温控器或伺服驱动器等进行数据交换，具有串联通讯协议的装置。
 （5）佳性价比。
 主机点数大可到80点，扩展点数为8、16、32、48，大输出输入点数达到512点，程序容量15872步，数据寄存器10000个，内置PLCbbbb、定位控制、通讯控制等多种便利指令。

 3 调速器主要功能
 基于台达小型可编程控制器研制的水电机组调速系统可以方便地实现以下功能：
 (1) 自适应闭环开机及快速同期并网控制；
 (2) 补偿PID＋PWM多点偏差增益调节；
 (3) 频率测量分辨率为0.00025Hz；
 (4) 转速控制、开度控制及功率控制，并满足一次调频的要求；
 (5) 自动、机手动、机械手动运行方式，互为跟踪、无扰切换；
 (6) 全数字综合放大输出控制；
 (7) PLC内部模件及外部接口信号故障的自诊断、录波、事件记录功能；
 (8) 采用触摸屏作为人机对话平台，能够实时显示和修改运行及调节参数；
 (9) 内置调速器静、动态所有试验功能的辅助功能；
 (10) 可方便地与上位机进行通讯以及Modbus协议与其它设备的通讯。
 特别是满足了水电机组调速系统对机组和电网频率测量的要求,智能测频卡原理如图1所示。
 

 图1 测频原理框图

 台达PLC测频卡有两个独立的测频回路，机组、电网信号经隔离整形后送至测频卡输入端，由计数其分别对其计数，不需要编程就可以直接读出机组和电网频率的测量结果，无须对PLC内部特殊单元进行任何设置。测频卡内部时钟为10MHz，当被测频率为50Hz时，测频卡内部计数值为200000个脉冲， 脉冲分辨率为5*10-6，被测频率的分辨率为0.00025Hz。
 在空载运行时，自动处于“跟踪”工况，频差△f(k)=f网—f机，在电网频率不正常或“不跟踪”工况，频差 △f(k)=f给—f机，其中：f给 为机内频率给定，f机 为机组频率，f网 为电网频率。

 4 水轮机调速系统运行流程
 调速系统的主要程序流程如图2所示。系统有以下主要子程序：上电运行状态分析辨识、事件记录、空载运行、模拟量采集、内置试测验及测试、负载运行、机组和网频测量、电手动运行、PID计算、空载开度和负载开限计算、机手动运行、发电转调相、诊断与报警、停机备用、调相运行、故障录波、闭环开机过程和调相转发电等17个子程序。
 由电厂操作回路发出的开关量指令经输入模块送至PLC的CPU模块，当PLC扫描到这个指令则执行相应的控制，并且将运算、处理后的结果，经综合放大输出至控制机械液压随动系统的电液转换组件以控制水轮机组导水叶的开度，达到控制机组转速或者负荷的目的。系统提供了合适的系统软件和应用软件去完成规定的工作。软件按模块化设计，并允许从规定的程序接口设备去改变程序运行方式或控制参数。软件使用方便，维护容易，并使用户能通过PC机对软件程序进行检查调整，重新配置和开发程序软件采用模块化设计方法，由于采用通用的梯形图逻辑编程方法，使用方便，维护容易。
 调速系统软件采用模块化方法设计，由多个运行工况子程序和通用程序组成常驻运行程序和过程程序，常驻运行程序由外部条件经过一个过程程序到另一个常驻运行程序，实现运行工况的转换。另外配备了一个断电保持的数据寄存器区存放调速器的各种参数和机组的参数，对每个输入开关量进行数字滤波，对测频和A/D转换采用逐次逼近方式。
 用户能通过计算机对软件程序进行阅读和检查，不需修改程序，只需根据实际情况改变数据寄存器区的内容，就可以进行日常的维护、检修和调试。
 

 图2 调速器控制流程图

 5 结束语