1 随着我国自动化技术的tigao，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。 作为国内大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大tigao了胶印机的档次，受到用户好评。 2 系统结构 本系统结构图如下：其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，可靠。对多色机而言，安全因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，其中包括本位机组的急停，安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。 由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，主电机速度也需要变频器调节。为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。 在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm ,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。 触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法tigao效率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对tigao整套设备的附加价值。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。 3 软件设计 3．1 给纸设计 印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。 3．2离合压设计 离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。 在设计中，离压，合压的程序流程如图所示： 印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，机器速度不合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。 3．3 人机界面设计 在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，也可方便监控。如图所示：4． 印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉可靠，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，可靠耐用，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来极大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏]监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。总之，三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。1 当前转炉炼钢的烟汽除尘系统大都采用OG法，这种方式的除尘系统可分为三大部分，既汽包及余热锅炉部分、汽包供水部分及煤气回收部分。而汽包及余热锅炉和汽包供水两大部分是转炉炼钢的必不可少的，该系统用来清除转炉烟汽中的粉尘、降低烟汽的温度以及吸收蒸汽节约能源等多重作用，它的自动化控制也非常重要。本文着重阐述了采用西门子S7-300型PLC对转炉汽化冷却的自动化控制。2 系统介绍2.1 控制要求汽化冷却系统主要控制以下两大控制设备:(1) 汽包系统汽包给水阀、汽包主汽阀、汽包放汽阀、汽包加热阀、汽包1#、2#排污阀、汽包紧急放水阀、汽包1#、2#给水泵;1#、2#强制循环泵、1#强制循环泵出口阀、2#强制循环泵出口阀、强制循环泵旁通阀;(2) 蓄热器系统蓄热器补水阀、蓄热器充汽阀、蓄热器放散阀、1#、2#软水泵。根据工艺要求要对汽包水位、汽包蒸汽阀前压力、蓄热器水位、除氧器进汽阀前压力进行自动调节，工艺示意图见图1。图1 工艺示意图2.2 系统的配置与构成系统采用两套西门子S7-300 PLC，其中一套置于31m，另一套置于地面，31m处的PLC控制汽包系统，地面的PLC控制蓄热器系统。两套PLC除了信号模板不同，其它模板选型都相同。在监控系统的选择上，为了和西门子PLC通讯的方便性以及本身功能的强大性，使用WINCC监控软件实现重要的设备操作记录和重要数据的历史存档，并提供重要数据的声光报警，为整个生产中出现的故障进行及时预警，并提出相应的处理方法。图2 系统配置功能图系统配置功能图如图2所示。3 控制功能3.1阀位控制汽化冷却系统中基本上是电动阀，为了设备的安全，要进行联锁，包括按钮互锁、正反转输出互锁、正反转反馈运行互锁以及限位开关，必要时可通过画面解除限位联锁。3.2 泵控制给水泵、软水泵、循环泵:一运一备，互为备用，当工作泵(运行泵)出现故障时，马上启动备用泵。一旦备用泵启动，则另一个泵就作为备用泵备用。3.3 仪表回路调节除汽包水位调节外,其他3个调节都采用PID自动调节。对于汽包水位给水调节，由于引起汽包水位变化的因素较多，如储水量、水位下汽包容积、锅炉负荷、燃烧工况、给水压力等，加上锅炉特有的虚假水位现象，简单的单回路控制难以满足对控制的要求，尤其是对于炼钢厂这样的工况变化频繁，变化幅度大，对于水位的控制来说仅仅使用传统的仪表控制是非常困难的，是使用了专用的进口多回路可编程调节仪表对水位进行控制，也仅能够在工况稳定的情况下满足控制的需要，而当工况产生突变时，仪表则根本无法对水位进行控制。为此，我们采用了先进的三冲量控制技术对水位进行动态调节。影响因素较多，但其中主要是蒸汽liuliang和给水liuliang，其原理如图3所示。图3 蒸汽liuliang和给水liuliang调节原理图我们采用前馈-串级控制系统，方框图见图4。其前馈为蒸汽liuliang，图4中:GC—调节器; GV—调节阀; GO—控制对象; FW—给水liuliang干扰; FD—蒸汽liuliang干扰; 加上汽包水位和给水liuliang的串级控制，当负荷稳定时，蒸汽liuliang和给水liuliang基本不变，由液位主控回路反馈闭环控制。当负荷变化较大时，蒸汽liuliang突然变化，其测量值不经调节器直接加到加法器，控制加水阀，滞后小，超前作用强，避免了虚假液位带来的误动作。图4 前馈-串级控制系统的方框图控制方式:当水位低于-100mm时，主调节阀开度在100，当水位上升到-50mm时，开度在60，以后每当水位上升20mm，开度就依次关闭10，当水位上升至-10mm时，开度保持在40，一旦水位上升到50mm，则开度保持在20，当水位升至100，则开度为0，若判断水位还在上升，则停止给水泵。3.4 监控画面系统监控操作画面包括:方便工人操作的监控画面和为软件工程师提供接口的整定画面。操作员画面向操作人员提供了各种数据、曲线，显示内容丰富鲜明、操作简捷可靠，即可以用光电鼠标操作，也可用键盘操作。画面中主体设备位置确切，工作状态形象生动，各种参数“就地显示”，整个系统运行工况集于一屏，一目了然，操作非常方便，也方便维修工处理故障。工程师画面为软件工程师提供了进行系统整定的良好界面，是工程师在调节中进行参数修改和设定的重要环境，也是自控系统的核心。4 该系统自投运以来，运行十分稳定可靠，故障率极低，所有信号处理及联锁控制均在PLC内自动完成，并可通过MMI进行在线监控及历史记录分析，使得电气线路变得十分简捷、可靠，减少了不安全因素，有效地tigao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，取得了十分显著的经济效益。由于该控制系统取得了极好的经济效益，具有很强的实用性、可移植性，在本行业及其它相关行业具有很高的推广价值。本文介绍了西门子S7-200系列PLC与伟创变频器之间RS-485通讯控制及及数据格式，详细分析了通讯控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性。并给出了应用实例及其PLC程序设计的思路。一、 在造纸行业,一条同步生产线起初早采用的控制方式是:同步控制器（如CTKT调速器）+滑差电机→同步控制器（如台达）+变频器。 直到现在绝大部分普遍采用的PLC+D/A模块+变频驱动为普遍。采用D/A扩展模块控制变频器的频率时，相比而言比同步控制器要好，但同样容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。从经济的角度来分析，当需要控制多台变频器时，如果采用D/A扩展模块，成本将大大增高，我们以六个点的系统来说明，那么至少需要一个4通道的4D/A模块和一个2通道的2D/A的模块来组成该系统。仅2个模块的价格在2500元左右。而使用S7-200系列PLC，不但省掉了D/A模块，还省掉了通讯模块（三菱FX系列PLC则需要一个485BD通讯模块，价格在200元），因为S7-200的编程端口PORT0（PORT1）通过设定参数后就是一个RS-485通讯接口，我们还通过对输入点进行组合的方式可以节省大量PLC主机的输入点。仍以一条6点的同步纸机系统为例，仅需一台S7-200 CPU224主机+6台变频器，就能达到主速升/降、各点之间的比例调节、绷紧、爬行等所有纸机的全部功能。和传统的PLC主机+D/A模块方式相比至少节约了3000元左右，同步点数越多价格相差越大、越经济。二、系统配置 （以6点同步系统说明）本纸机同步控制系统采用一台西门子S7-200-CPU224 PLC和6台变频器，分别驱动一压榨、二压榨、一缸、二缸、三缸、切纸（卷纸）改造后可达到以下功能：主升/主降、急停、消除比例记忆、各点分别有比例微升/微降、绷紧、爬行。三、程序设计要点该系统的重点在于程序的设计编写。我们必须要详解了解纸机同步系统的工作原理，我们在编写程序时应注意以下几点：1、速度链功能 对纸机来说，整条生产线正常运转时，由于每个点之间的机械传动比不尽相同，烘缸直径大小不同，在保证一定的线速度下，就必然导致每个点的电机转速不一样，即变频器输出的频率不一样。也就是说相邻的两台电机转速存在着一定的比例关系B，我们假设主速度为N，1#—6#变频器速度为N1、N2、N3、N4、N5、N6。即：N1=NN2=N1＊B2N3=N2＊B3=N1＊B2＊B3N4=N3＊B4= N1＊B2＊B3＊B4N5=N4＊B5= N1＊B2＊B3＊B4＊B5N6=N5＊B6= N1＊B2＊B3＊B4＊B5＊B6从以上关系式我们不难看出，进行同步调速时，无论调整哪个点的比例系数均不会影响其它分部之间的同步关系，遵循以上原则编写出一个速度链的子程序模块。使程序变得清晰简洁。2、跟随功能 同样按以上关系式可以看出。当按下任意一个点的“绷紧”按纽时，后面的各点自动的跟随。前面的点不变。松开“绷紧”按纽时即恢复原有的同步线速度。即“后跟前不跟”此功能主要应用在当某一个环节纸松慢慢呈下垂状态时，按下此按纽，在现有的同步线速度下加上2-3HZ频率。3、爬行功能 每个点均有（6-8HZ）。主要是在检修时用。4、记忆及消除记忆功能 每次调整后自动记忆，下次开机时就无须再调，十分方便。如整个系统调乱了，还可消除记忆，即每个点的速度都在主速度N下运行。5、急停功能 如有异常情况按下红色蘑菇头按纽自锁，这时系统暂停封闭输出。异常解除后，松开蘑菇头按纽，系统即按刚才停机前的线速度运行。6、通讯程序编写AC60系列变频器采用MODBUS协议，通讯格式为RTU（远程终端单元）模式，通讯数据格式如下：字节的组成：包括起始位、8个数据位、校验位和停止位。起始位Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7Bit8无校验偶校验奇校验停止位协议格式解释：起始位 即帧头以至少3.5个字节的传输时间停顿间隔作为开始.依次传输一帧数据直至结束Bit1 从机地址 变频器为从机，变频器的本机地址即为PLC通讯的从机地址，由变频器的参数设定（H-67）Bit2 命令代码 主机发送的命令代码，对从机进行相应的操作，如03H读从机参数、06H写从机参数、08H回路自检测。Bit3 / Bit4 数据地址高位/低位 即从机数据地址Bit5 / Bit6 数据地址高位/低位 即从机数据地址里面的内容Bit5 / Bit6 CRC校验低位/高位采用西门子S7-200PLC编程如下：1、CRC校验子程序编写 将编程端口PORT0（PORT1）通过对SMB30（SMB130）设置，即偶校验（E、8、1）和波特率的值的内容。对PLC进行初始化。并编写CRC校验子程序。收此时的编程端口无法进行状态监控。子程序使用了多个局部变量，以方便其它子程序调用。在西门子STEn 编程环境下（如图1）CRC校验及通讯协议参数PRT0端口设定设置变频器以下参数：H-66=0//变频器设为从站H-67=1 //变频器通讯地址为1H-69=3 //通讯波特率9.6KH-68=1 //（E、8、1）//通讯数据偶校验E-01=2 //变频器的运行采用通讯方式E-02=6 //变频器的给定频率设定采用通讯方式2、速度链子程序 按照我们上面所述的比例关系式来设计子程序。利用浮点运算处理，调节比例系数时可达到变频器的大分辩率，即HZ。3、RS发送格式子程序 以每隔30MS发送一帧数据，不断循环发送。经效果很好。4、其它 注意单位时间内的升降值（分辩率）的限幅，主机升降速度和从机升降速度一定要分为两个定时器编写。5、见上图所示，在输入点采用了组合方式输入，节约了大量的输入点，有效的降低了成本。七、采用PLC同变频器通讯，很容易实现多变频器之间的同步和比例联动运行。该系统具有成本低、信号精度高（可达变频器高分辨率）、传输距离远、抗干扰性强等特点。我们以这种方式做了几十套控制系统，用户反映非常好。具有接线简单，控制精度高，成本低等特点，特别适合对多台变频器的同步、比例联动以及对变频器频率精度要求比较高的场合。
