西门子6ES136-6DC00-0CA0型号介绍

一 引言

　　检品机是一种具有高精度、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序必不可少的检验设备。

二 系统选型设计

2.1　触摸屏选型设计

　　本系统选用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64K色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 RS232、RS422 和 RS485 的通讯接口， 以及 2个 USB连接口。 內建的 CF 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 IP65 等级，这样对于任何方向的低压水流沖洗，它都能提供保护效果。

2.2　PLC选型设计

　　系统选用了艾默生EC20-1614BRA可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个EC20-4DA模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

　　EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有极快的运算速度，和12K步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

2.3　变频器选型设计

　　系统选用了艾默生EV6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

　　EV6000是艾默生新推出的一款创新型平台产品，集自主研发的无速度传感器矢量控制的核心算法技术、伺服定位控制技术、EMC技术和可靠性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

　　EV6000高性能矢量控制变频器拥有超大功率范围，可以从0.4到250kW之间进行选择，而它的高输出频率也可高达1000Hz。EV6000可以实现无PG矢量控制和有PG矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无PG矢量控制时，能在0.25Hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于国际水平。

三 系统介绍

3.1　系统原理介绍

图一 系统原理图

　　(1)触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。

　　(2)EC20控制器：该控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整个系统的控制中心，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过EC20-4DA模块对变频器作张力给定和频率设定。

　　(3)变频器：本系统采用EV6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制核心部分。

3.2　控制流程图

3.2.1　系统正常启停流程：

图二 系统正常启停流程图

　　正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

3.2.2　检查点启停流程：

图三 检查点启停流程图

　　检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

3.3　电气原理图

图四 张力控制示意图

　　图四是整个系统的张力控制示意图，EV6000作为主驱动，控制整个系统的运行，EV6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时PG3把信号送给EC20，由PLC计算当前的运行速度、距离等数据。

　　PLC实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。PLC实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数修改信息。

　　选用EV6000张力控制专用变频器实现放卷和收卷控制，选用EV6000高性能矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（PG），编码器信号类型：集电极开路输出型；

　　收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，EV6000自带卷径计算功能和断带检测功能。

　　为了保证系统的快速起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

3.4　电气配线图

3.4.1  主驱动变频器接线图

图五 主牵引变频器接线图

　　变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

3.4.2　收、放卷变频器接线图

图六 收、放卷变频接线图

　　变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

四 参数设置

1　牵引变频器参数设置

　　牵引电机选用的是艾默生高性能变频器EV6000-4T0220G，以下是该变频的主要功能码设置。

2　收、放卷变频器参数设置

　　收放卷电机选用的是艾默生高性能张力专用型变频器EV6000-T-4T0370G，以下是该变频的主要功能码设置。

五 调试步骤及注意事项

查电气接线；
脱开负载，进行电机参数调谐；
某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；
设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；
穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；
在机台规格所规定的线速度范围内，从低线速度到高线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；
在空芯卷径和大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；
参数备份，上传到操作面板，并记录

1 引 言 

　　随着工业控制规模的不断扩大及自动化程度的提高，对工控产品的要求也越来越高。对于作为现代工业自动化产品之一的可编程序控制器（PLC）而言，不仅需要其具有强大的控制功能，而且对其通讯能力的要求也越来越高。美国罗克韦尔自动化公司生产的SLC500系列PLC具有大型PLC的功能，小型PLC的价格，及其不断扩充的控制能力和灵活的通讯能力，可以随时满足工业控制中的各种要求。

2 SLC500控制器结构及主要功能

　　SLC500系列PLC有固定式和模块式两种硬件结构，固定式集处理器，电源，输入/输出（I/O）于一体，由其输入/输出方式（直流、交流；电压等级；源流、汇流；继电器、可控硅、和晶体管输出等）及I/O点数的不同共有24种不同型号，固定式控制器还提供一个两槽扩展框架以增加其输入/输出的灵活性。模块式SLC系统可根据需要从5种处理器，7种电源，及50余种I/O模块或特殊功能模块中选择不同的组合，形成一个应用灵活、功能强大的控制系统。SLC500系列的所有模块都通过了CSA认证，大部分模块通过了危险环境认证，适用于很多工业应用场合。图1是模块化SLC500控制器的硬件结构。

图1 SLC 500控制器基本组成结构

2.1  SLC500系列处理器

　　SLC500系列模块式PLC有5种处理器模块，处理能力及运行速度不断增强，每种处理器模块都有一个内置的DH-485网络接口，可以进行编程及监控。SLC5/03及更高系列号处理器还有其它网络接口，可以连接到不同的网络中。SLC500系列处理器还具有强制输入输出、故障诊断、分级口令保护及灵活的中断等功能，有利于用户调试程序，检测故障及处理器文件的保护。表1列出了5种型号SLC500系列处理器技术参数及通讯能力。

　　SLC500系列处理器的程序和数据是以文件的形式在内存中存储的(如附表)。处理器文件分为程序文件和数据文件，程序文件可高达256个，包括处理器信息、梯形图主程序、中断子程序及其它用户根据需要编制的子程序（文件号3-255都可用于子程序文件）。数据文件包括与外部I/O及所有梯形图程序使用的与指令相关的数据信息。它包含输出/输入、状态、位、计时器、计数器、控制结构、整数、浮点数、字符串、ASCII码文件，用户可以根据需要定义除输出/输入和状态文件以外的数据文件个数（可达256个），及每个数据文件包含的数据数量（可达256个）。

2.2 SLC500系列输入/输出模块

　　SLC500控制系统提供50多种不同的I/O模块满足用户的不同需求。本地模块采用硬件寻址方式，程序逻辑可直接存取I/O数据。

　　（1）开关量I/O模块

　　包括各种输入/输出方式和不同的I/O点数，有4、8、16和32点开关量I/O模块及8、12和16点I/O混合模块等，可与不同电压等级的交流，直流和TTL电平连接。其中有负载电流达2A和2.5A的大电流继电器模块、固态输出模块和大接通信号延迟时间只有0.3ms、大关断信号延迟时间只有0.5ms的快速响应直流输入模块。为提高工业应用的可靠性，这些模块都提供了输入滤波和光电隔离功能。16点I/O模块上还有可拆卸的接线端子排，使接线和更换模块更容易。

　　（2）模拟量I/O模块

　　SLC500系列模拟量模块有4路I/O、4路混合I/O（2路输入/2路输出）模块和高密度的8路输入模块，及快速响应模块等。输入模块都采用差分输入，每路通道可单独配置成不同等级的电流或电压输入方式，高输入分辨率可达16位精度。具有输入滤波，对电气噪声具有高度的防护能力。输出通道的精度都是14位，提供**的控制能力。SLC500系列模拟量I/O模块可以选择由框架的背板供电，不需外部电源。

附表  SLC500系列处理器技术参数

（1）扫描时间是指由简单的梯形图程序和通讯服务组成的1K程序的典型扫描时间。

2.3  SLC500系列智能模块

　　SLC500控制系统还提供一些适用于特殊场合的智能模块和辅助通讯模块，以满足不同的控制需求。如：热电阻（RTD）/电阻输入模块、热电耦/毫伏输入模块、高速计数模块、步进控制模块、伺服定位模块、BASIC模块和各种通讯模块等。

　　（1） 1746-NRX—RTD/电阻输入模块

　　SLC500控制系统的RTD/热电阻输入模块提供了与12种不同类型的RTD连接，如铂、镍、铜及镍铁型。并可连接如分压器等类型的电阻性设备。大大增强了SLC500系统的温度控制能力。还有两种可选择的激励电流等级（0.5mA 和2.0mA），能够限制RTD自身发热并提高温度精度。该模块也有四个可选择的滤波器，和独立的通道结构，可以分别连接RTD或直接与电阻相连。

　　（2）1746-NTX—热电耦/毫伏输入模块

　　SLC500控制系统的热电耦/毫伏输入模块接收和存储热电耦和/或直流毫伏模拟量信号所对应的转换数据，处理器可以对存入其映象表中的这些数据进行冷端补偿和线性化，提供**的数字化过程温度读数。该模块有四个可选的滤波器，可以根据需要改变系统响应特性以满足环境的要求。采用独立的通道结构，可以混合使用毫伏型和热电耦型。 

　　（3）746-HSCEX—高速计数模块

　　高速计数模块可对来自编码器和各种高速输入开关进行双向计数。这种单通道模块接受高50Hz的输入脉冲，以对快速运动进行**控制。此外该模块还提供以Hz为单位来表示脉冲频率的速率测量功能，速率测量的功能是用在一段固定时间内所累加的输入脉冲来确定的，速率的周期范围为10ms~2.25s。

　　（4）746-HSP1步进控制和1746-HS IMC伺服定位模块

　　步进控制模块是一种可用于单轴开环的微型步进控制模块。在脉冲序列速率高达250 Hz时有超过+8,000,000个定位点。运动控制模块是一个单轴闭环伺服定位模块，当与伺服驱动装置、电机和编码器一起使用时，它是一个成本低、功能强的运动控制系统的关键部件。

　　（5）1746-BAS—BASIC模块

　　BASIC模块占据系统框架的一个槽，提供两个可组态的串行通道（RS-232/423、RS-422、RS-485），一个DH-485通道。独立运行BASIC程序，对来自SLC的数据进行分析运算，有多达24K字节的电池后备RAM和一个32字节的EEPROM。该模块还可以用于提供与其相联的外部设备同SLC处理器的接口；计算复杂的数学或应用中的特殊算法；同远程设备通讯等。

3 电源

　　SLC500系列可编程序控制器有7种电源可供选择，有3种交流进线电压和4种直流进线电压，其中交流进线电源的标称值120V或240V，直流进线电压范围分别是19.2-28.8V、10-30V、30-60V、和90-146V。适用于世界范围的电压等级。除进线电压是24V直流的电源以外，其余电源都额外提供24V直流用户电源。

4　编程指令及编程工具

4.1 编程指令

　　所有SLC 500 处理器具有功能强大的指令集，不仅支持通用的位指令、计时/计数、高速计数、比较、位移、立即输入/立即输出、顺序器、程序流程等标准梯形图逻辑指令，及基本算术运算和数据处理指令。5/02及更高型号处理器还支持PID、算术运算、堆栈、通讯、中断处理及ASCII等指令。

4.2 编程工具

　　SLC500系统有4种编程选件对处理器编程，它们是手持编程终端（HHT）、基于DOS

操作系统的APS和SLC 500A.I编程软件、及基于bbbbbbs 操作系统的RSlogix500软件。

　　HHT是一个功能强大的编程平台，用于对处理器进行组态；输入或修改程序；实时监控应用程序的执行；排除程序故障等。

　　RSlogix500编程软件可以通过计算机对SLC500系列处理器进行编程。具有自由格式的梯形图编辑和程序校验功能，使用户在书写程序时专心于程序逻辑而不用注意语法的对错。可以对梯形图程序的每个梯级、指令、地址进行编辑和注释。的该软件也具有bbbbbbs 操作系统的文件管理及拷贝、粘贴、拖放、查找和替换等功能，可在文件之间快速移动和查找梯级或地址、符号等，使编程更容易。RSlogix500软件还具有数据监控功能，可同时显示不连续的数据单元，也可以用趋势图来显示数据，以监控数据的运行情况。

5 SLC500控制系统通讯

　　由表1可知SLC500控制系统中各系列处理器的通道0都可以配置成DH-485通讯，通过一个网络转换模块（AIC）与DH-485网连接，可见DH-485网络是SLC500控制系统比较典型的控制网络。DH-485网是一个多主，令牌传递的同级通讯网络，多可连接32个设备，传输速率可达19.2kb，传输距离可达2,438米。用户可以在网络上的一个工作站监控数据和处理器的状态，并可向/从网络上的任何设备下载/上载程序。在网上的SLC 处理器之间可任意交换数据；网络上的操作员接口设也可以访问SLC处理器的数据。

　　SLC5/03及更别处理器的通道0是一个RS-232通讯口，除DH-485外，和可配置成DF1全双工（点对点）、DF1半双工（主/从）、和ASCII码协议。DF1协议可以通过调制解调器与远程设备之间进行信息传递；半双工可用于SCADA 类型数据采集，ASCII协议可以与其它ASCII码设备如：条形码读入器、电子称、打印机等通讯。

　　另外SLC5/04和SLC5/05处理器的通道1还分别支持DH+网和以太网通讯。SLC500控制系统还可以通过选择适当的网络通讯模块控制远程设备，或与网上的其它处理器通讯。如通过1747-SN远程I/O扫描器模块控制远程I/O网上的设备；1747-SDN设备网络扫描器模块设备网（DeviceNet™）上的设备；1747-KFC15控制网通讯模块实现与控制网（ControlNet™）上的设备通讯。SLC500处理器之间的通讯是通过简单的通讯指令（MSG）来完成的，无须编制复杂的通讯控制程序。

　　由此可见SLC500系列PLC可以通过其自身的通信接口或借助于通信模块与罗克韦尔自动化的三层网络通信。这三层网络分别是：（1）信息网，采用传送信息量比较大的以太网来完成信息的管理任务；（2）控制网，通过同级对等通讯网络如DH+、DH485、或ControlNet™等将PLC、工控机以及各种操作员界面连接在一起实现信息交换，用于完成对过程控制有较高要求的系统控制；（3）设备网，通过主从网络如DeviceNet现场总线、远程I/O网等将工业现场设备与上层网络联在一起，实现对现场设备的控制，及与上层网络信息传送。

6 应用

　　SLC500系统在工业控制中已得到广泛应用，如在冶金、化工、轻工、电力、机械等各行业都有很多成功的应用实例。图2是SLC500系统系统在水处理中的集散控制应用实例，水处理厂的厂内控制层采用DH-485或DH+网，实现处理器之间的通讯及上位机监控，设备层采用远程I/O和设备网对厂内的远程设备进行控制。对于离水处理厂比较远的泵站（水源及用户的用水量等）采用SCADA数据采集系统，通过调制解调器采集远程泵站的数据，主控系统根据采集的数据，自动调整远程站的工作情况，实现了整个供水系统的自动控制。

 图2  SLC500系统在水处理控制中的应用