西门子模块6ES7511-1AK02-0AB0技术参数

局限于技术条件，目前生产中在统计生产产品产量方面不少还是依靠人工进行统计。在实际操作过程中，往往出现产品严重丢失，投入的原料量和产出的成品量严重失衡，因此，有必要采用工厂产量监控查询系统对整个工厂的产品产量进行准确的计量，文章基于台达PLC与组态软件技术，成功开发了一个工厂产量监控查询系统。 关键字：PLC 组态软件 监控 查询系统 1、引言 上海佳泰塑胶有限公司是生产手术专用手套、医用手套、科研手套及各种PVC手套的公司，年产值在0.5到1亿元人民币，产品基本上都是出口外销。全厂有两个生产车间共26条生产线，整个工厂的所有生产线由工厂产量监控查询系统实施实时监控，对每一条生产线的产量数据进行实时存储，将PLC中掉电保持区的数据读到监控系统自定义的相应变量当中去，每分钟通过标准的SQL语言对数据进行存储（每分钟向S数据库中存储26条生产线的产量数据，即26条生产线的当前产量），用户可以通过日期、时间、时间段、车间、生产线等查询任何车间、任意一条生产线的产量，能对车间、生产线的月产量进行统计，并在查询出满足条件的记录后，将结果通过报表显示，按规定报表格式将结果进行存储和打印。以下是对相关技术问题的简略讨论。 2、系统结构与功能 工厂产量监控查询系统的结构示意图如图1所示。 该系统要实现的功能是可以任意查询一车间、二车间任何生产线（共26条生产线）在任何时段的产量。具体要求如下：1）每条生产线产量的数据至少能够保存4个月的储存期，以便对历史数据进行查询；2）能查询每条生产线任意月、天、小时、分钟的产量；3）能对任意一条生产线在任意时段的产量进行查询；4）查询结果能以特定的格式在报表中显示，同时将结果打印出来；5）各条生产线任意月、日、小时、分钟的产量可在电脑上以柱状图、实时趋势曲线的形式显示。 查询系统的查询方式可以实现：1）按照日期进行查询；2）按照时间进行查询；3）按照生产线进行查询；4）按照任意时间段进行查询；5）按照班次进行查询（早、中、晚班）；6）查询任意月的任意车间、任意生产线的产量；7）可以运用第1）到第5）种不同的排列组合进行复杂的查询。

 3、系统设计

    该系统的设计是比较简单的，软、硬件选型配置如表1所示。

    工厂产量监控查询系统的设计主要在于软件系统的设计，以下问题是考虑的重点。

    1）两个车间共26条生产线，每分钟要有26条记录生成，每分钟向数据库插入26条记录。该系统全天24小时工作，不允许停，所以的数据量为37440条记录。每月的数据量为1160640条记录。如果要存储4个月，则数据量为4642260条记录。数据量是相当庞大的，硬盘的数据存储接近2-3G，不仅会造成在查询时，系统资源严重被占用，同时普通的数据库如ACCESS的表格没有能力管理如此庞大的数据系统。ACCESS在管理如此庞大的数据时，不仅系统会造成不稳定，同时会出现不可预料的情形。所以只能寻找能够管理大型数据系统的数据库，因此可以选择S或Oracle。

    2）组态软件（组态王）支持对标准的数据库进行数据的插入、选择、删除等基本的操作，同时支持标准的SQL语言。灵活的运用该组态软件提供的SQL函数使监控系统通过ODBC（开放性的数据源）配合标准的SQL语言对数据库进行各种简单和复杂的操作。

    3）即使使用大型的数据库，S或Oracle，由于每天的数据量多达37440条记录，如果将1个月，甚至是4个月的记录全部写入同一个数据库的同一个表格，则所有的数据量大的将使表格崩溃，即使数据库能够管理，查询的速度也是可想而知的，将会非常的慢。解决问题的思路是以系统的日期作为当天的表格名称。当系统时间为00：00：00时刻时，新建一个表格，通过S(DeviceID,"TableName","TemplateName")函数建立不同的表格，因为组态软件支持字符串函数。

    4）查询条件比较复杂。为了完成如此复杂的查询，使用了Active控件，因为组态软件支持第三方控件，将所有的条件罗列出来进行排列组合，将每一种情况都考虑在内。然后通过程序来实现选择条件转换成SQLSELECT（）函数工作的条件。因为工艺要求能够任意查询任意生产线在任意时段的产量，为了能够实现该功能，可以新建站点及站点变量（\\本站点\CX_Hour，\\本站点\CX_Minute，\\本站点\CX_Hour1，\\本站点\CX_Minute1）。在以时间段进行查询时，先将以前两个变量输入的时间做为条件进行查询，将查询出记录的数据赋给在过程中自定义的中间变量。然后再以后两个变量输入的时间作为条件进行查询，将查询出的结果同样赋给自定义的中间变量。将两次查询的结果求差，然后将日期、时间、车间生产线产量通过报表的组态添到表格当中。

    5）对于月产量的查询。需要判断输入的月份有几天，然后从该月的天开始到后进行查询，查询的时刻为每的23:59分时各生产线的产量。然后对查询出的数据进行累加，直到该月的后。具体程序实现是按照特定的格式将数据填写到报表当中。

    6）当查询的条件比较复杂时，有些条件不可能同时成立，因此，在选择条件时，要互相限制，以避免出现混乱现象。

    7）工艺要求能够查询任意生产线每分钟的产量，可以通过事件发生命令实现，即每当系统时间的秒等于59时，触发执行相应程序。

    8）在系统时间等于00：00：00时刻时，用事件命令建立相应程序，以得到需要新建表格的名称，并同时将PLC中累计产量的寄存器清零，重新开始对该日的产量进行累计。 
 4、系统调试考虑

    针对本文讨论的特定工厂产量监控查询系统，在系统安装调试过程中有些问题是不能被忽略的。

    1）因为两个车间之间的距离在300m左右，而从个车间到监控室的距离有500m左右，距离比较远，为了遏制信号的衰减，将信号线用网线代替，同时加中继器将信号放大。保证数据传输的安全性。

    2）要求现场布线时严格按照电气规范施工，保证安装的合格。

    3）正确的设置操作系统中数据源ODBC的选项，以保证监控系统能通过ODBC与数据库S连接。在运行监控系统执行任何操作时，观察运行反馈信息，以得到相关的错误信息，可根据提示的错误信息检查程序。

    4）报表组态非常灵活，可以通过While{}循环语句，将查询结果按照顺序填写到报表中。灵活的运用While{}语句可将程序简化，减少监控系统后台运行程序的时间。

    5）灵活运用应用程序命令、数据改变命令、事件命令、热键命令、按钮的弹起、按住、按下命令进行编程。

    6）在程序量大的项目中应养成良好的编程习惯，定义变量时好使用英文对程序进行标注，以增加程序的可读性。

    系统经调试正常后，投入生产运行的产品产量柱状图如图2所示，产量的趋势图如图2所示。

    5、结束语

    尽管台达PLC属于小型PLC，但其性能可靠、支持485通讯等特点，足以完成集中控制的功能，配合组态软件实现复杂的工厂监控、数据查询、打印、报表等DCS系统的功能。

1 引言

加弹机的全称叫假捻弹力丝机，是一种将POY丝等原丝加工成具有低弹和中弹性能的弹力丝的加工设备。在纺织机械的多功能弹力丝机上，拉伸变形是重要的加工环节之一。对丝条材料进行加热和恒温控制会直接影响丝条拉伸变形的质量。丝条温度的恒定性和丝条之间的一致性，对丝条变形的强度，紧缩伸长率，卷曲和染色不匀等质量指标都有极大的影响。

2 加弹机简介

加弹机的结构（图1）一般设置成对称的A侧（左侧）和B侧（右侧），在每一侧分别安装有上热箱和下热箱，每一只热箱上安装有加热器和温度传感器，它们构成了加弹机的加热和测量部分。加弹机的传动系统一般采用多个变频器分别控制各个传动部件的速度，通过安装于传动部件上的测速传感器（编码器或者接近开关），实时测控各个变频器的速度，以满足拉伸和假捻的工艺要求，因此变频器的闭环恒速控制至关重要。

本文介绍的加弹机案例由9台或者11台变频器组成(2.2kw八台，1.5kw两台，7.5kw/15kw一台，分别控制左一罗拉，右一罗拉，左二罗拉，右二罗拉，左三罗拉，右三罗拉，左黑辊，右黑辊，左横动机构，右横动机构，龙带)，其中2台变频器需要具备扰动功能（一种纺织传动专用功能，也可以称为三角波功能。），主要用于控制横动机构；其余7台由于对速度的稳定性和**性要求比较高，需要具备速度回馈功能，工程上为了节约成本，一般脉冲信号由外部接近开关来提供。

图1   加弹机结构简图

3 电气控制系统

 图2  加弹机电控系统简图

加弹机电控系统（图2）由人机交互操作触摸屏设置参数和监控运行状态。温度控制器用于将热箱的温度稳定在工艺设定的温度值。测速反馈单元用于检测各传动部件的转速反馈信号，使变频器控制电机的速度恒定在客户设定的传动工艺值。

4运动控制系统

4.1衡定速度控制

为了使假捻的丝线长度及捻度能有效控制并统计，系统中的每台变频都需要死循环来稳速，也就是说每台变频都必须带有脉冲回馈功能。

4.2速度摆频控制

摆频功能适用于纺织、化纤及需要卷线、横向运动等场合。为防止纤维丝在纤维卷表面的同一点堆聚，必须改变横向的运动方式。摆频功能的应用非常普遍，其主要目的在于避免卷绕时绕纱重叠，并可减少静电。摆频功能的原理是将一个三角频率叠加到中心频率上。为补偿系统惯性，通常还需要加上一个快速阶跃频率。

5台达变频器应用设计

台达M系列---高功能低噪音迷你型变频器,具有体积小、低速力矩大、V/F及Sensorless向量控制；1.0Hz，150%以上额定转矩输出；内置PID功能；计数器功能；多段速及自动程序运转；简易定位；累计电机运行时间；自动侦测(Autotunning)电机参数；摆频功能；散热风扇运行模式设定；主，辅频率控制；睡眠功能；节能运转；RS485通讯接口，支持Modbus协议等特点。由于性能完善和使用方便广泛应用于产业机械、工业自动化控制以及小型恒压供水系统等广泛的应用领域。

5.1速度闭环设计

加弹机变频器速度闭环接口接入外部高频率到30kHz脉冲信号。参数设计如表1所示。

表1 台达M系列变频器速度闭环参数

由于M系列本身不提供驱动PG（速度反馈单元）的直流电源，需要外置电源来供给PG使用。目前来说，接入到M系列的信号为单脉冲信号，分别接到MI5和GND端子上。

5.2摆频控制设计

摆频运行过程（图3）描述：先依加速时间加速到摆频预置频率P168，并等待一段时间P169，再依加速时间至中心频率，然后依照设定的摆频振幅P170、跳跃频率P171、跳跃时间P172、摆频周期P173、摆频比率P174循环运行，直到停止命令下达后依减速时间减速停止。

图3  摆频控制设计

表2 台达M系列变频器摆频控制参数

摆频高运转频率=中心频率＋中心频率 * P170，摆频低运转频率=中心频率－中心频率 * P170，摆频运转频率受上、下限频率限制，超过或低于上下限限频率，则会依上下限重新计算摆频运转频率；

跳跃频率=中心频率 * P170 * P171，过大的跳跃频率可能产生过电压、过转矩等异常警告跳脱；

P175为随机功能，主要是能够随机调整摆频上升时间和下降时间的比例值，大随机比率值 >= 摆频上升时间 / 摆频下降时间，小随机比率值 <= 摆频上升时间 / 摆频下降时间，开启此功能后，产生的速度波形如图4所示。

图4 摆频速度波形

5.3 工程实际问题

1．PG回授信号。目前来说，PG回授信号一般采取接近开关提供的方式，所以接近开关提供信号的稳定性是关系到整个系统稳定性的非常重要的前提条件。而且接近开关提供的信号一般来说都是弱电压信号，容易受到来自外界的干扰，建议客户使用屏蔽电缆作为延长线。

2．P170-P177对于不同的纱线，需要设置的值是不一样的，取决于工艺的要求。这些参数需要根据经验值并且结合实际生产出来的成品效果来做调整。

5.4 故障处理

1．PG ERR（速度信号出错）。当反馈的脉冲信号出现不正常时出现此报警。一般采取的解决方式是首先检查连接线是否可靠，接近开关是否完好，是否有信号输出；然后再检查参数是否设置正确，P159脉冲数是否符合实际情况；加强抗干扰的措施；后更换控制板，排除是否存在输入信号端子的问题。

2．OL（过载）。主要是察看负载电流情况，是否超过变频器额定输出电流，如果超过，请检查机械部分是否存在润滑不足等加大负载的现象；检查参数部分，自动转矩补偿是否设置过大；更换变频器，排除变频器的硬件问题。

3．OC（过流）。检查变频器U-V-W是否存在短路现象，变频器与电机的连接线是否可靠连接，延长加速时间。

4．OH（过热）。检查变频风扇是否正常工作，电柜内的风扇是否正常工作，测量电柜内的实际温度。

6 结束语

本机器调节方便，加工出来的丝线优于以前设备，纱锭成型理想，增加了适用的织机范

围，应用效果和客户反映良好，并且变频器的各种保护功能为设备的安全可靠运行提供了保证。通讯的方式简化了纺织加弹机的控制系统，强大的变频器功能提高了生产产品的质量和