6ES7222-1HD22-0XA0型号齐全细纱机是将粗纱或条子纺成一定支数细纱的纺织机器。它的控制系统性能稳定与否直接影响到生产成本。用PLC控制细纱机，操作简单、接线少，成纱质量好，且维修方便、利于管理。细纱机有低速运行、高速运行、吹吸风、落纱等过程。落纱分为自动落纱和中途落纱（暂停工作），自动落纱又分定长落纱和定时落纱。自动落纱的方式、落纱时间及长度均可设置，并能掉电保持。控制系统中，有8个执行元件，l7个输人元件，其中热继电器FT1、F12、FT3和限位开关S为安全保护器件，可串联作为一个输人。选用西门子S7－200 CPU224型PLC能满足控制要求。1 PLC外部接线和工艺要求PLC外部接线如图1所示。接通电源后，吸风电动机开始工作。同时，钢领板升降电动机正转，钢领板上升。当钢领板升到了始纺位置时，其复位开关动作，电动机停止。按下低速起动按钮，主机开始低速运行，进行细纱接头。按下高速起动按钮，转换为高速运转，全机进入正常纺纱阶段。纺纱满管后，钢领板复位开关动作，满管信号灯亮。进入工作位置，主机停止开关接通，此时，主机高速接触器释放，钢领板升降中间继电器吸合，主机断电保持惯性回转。随后，钢领板升降电动机反转，钢领板开始下降，降到极限位置时，钢领板下降限位开关动作，停止下降。撑爪电磁铁吸合时，将撑爪打开，主轴制动电磁铁吸合，主轴制动刹车。经过一段延时后，切断控制电源，落纱完毕。需要中途停车时，按下中途停车按钮，主机即可停车，并自行制动。需要提前落纱时，按下中途落纱按钮即可。当机器发生意外时，按下紧急停车择钮，可使全机立即停车。在程序中设置了各个过程、设备之间的联锁保护，使生产过程更加安全、合理。2 编程PLC的控制梯形图如图2所示。在上电时用PLC内部继电器SMO.1和复位指令，程序在运行前先复位。利用模拟电位器SMB28和PLC的内部数学运算功能，设计一个0～180 s的时间继电器T37。梯形图中还使用了变量存储器Vo.1、V0.2及V0.5。因为钢领板电动机在工作中要实现正反转，所以不仅要在程序中实现互锁，而且要在电气连接时实现电气互锁。满纱时，满纱信号灯一直亮；当有低速接触器触点发生热熔粘连时，信号灯以1s周期闪烁1 引言 近年来，我国新建或改造的大中型水泥生产线基本采用计算机控制系统，控制方式已由过去的仪表、继电器或计算机单机小系统转向了整个生产线的计算机集中操作与分散控制，但目前国内随主机配套的润滑油站电控产品，大多还停留在过去传统的控制方式上，与当前的生产管理方式和控制水平不相适应。由于传统方式控制柜均采用继电器硬连线实现电控与联锁保护，存在着诸如可靠性低、联锁保护功能少及故障率高等许多问题；与计算机全线监控系统的信号联锁很少甚至没有，影响了现场巡检、中控集中操作管理；且在实际使用过程中，由于现场情况的变化，使得传统方式下的控制柜安装与调试存在较大难度。针对这种情况，我们采用可编程控制器(PLC)对润滑油站进行控制，设计开发了CPO-OSC(Cement Process Optinum Control-Oil Station Control)系列润滑油站控制系统，并在山东鲁碧及福建南平等水泥厂的生产线上使用，取得了较为满意的应用效果。 本文以山东鲁碧建材有限公司日产1000t水泥熟料生产线上的大型设备润滑油站电气控制为例，介绍PLC在这些油站控制中的使用情况。2 润滑油站系统的控制方案 鲁碧建材有限公司水泥生产线生产规模为日产熟料1000t，全线计算机监控采用美国Honeywell公司的Micro TDC 3000集散控制系统(DCS)实现，分为生料、烧成和煤磨三个现场控制站，中控室集中操作管理。该生产线有五个大型设备润滑油站：生料磨头轴承、生料磨尾轴承、生料磨主减速机、生料磨主电机和高温风机润滑油站。2.1 生料磨润滑油站 生料磨采用Φ3.5m×10m中卸烘干磨系统，由唐山水泥机器厂制造，生产能力为75t/h，为保护磨机主轴承，在前后轴承各设置了一个润滑油站，用强制循环给油方式进行润滑。每个供油站备有1台高压泵和2台低压泵，两个润滑油站由一套CPO-OSC系统控制。2.2 主减速机及主电机润滑油站 主减速机及主电机主要参数如下： 主电机：型号YR1400-8，功率1400kW 转速742r/min 电压6000V，电压频率50Hz 主减速机：型号JS110-B 输入转速742r/min，输出转速16.9r/min，输入功率1400kW，传递功率1400kW。 为了保护主减速机及主电机的安全运行，也设置了强制润滑油站，各备有2台低压泵，两个润滑油站由一套CPO-OSC系统控制。2.3 高温风机润滑油站 高温风机电机容量630kW，转速1430r/min，配有： 1)YDT63/15液力偶合器，传递功率350～650kW。 2)进风口装百叶阀门，配有电动执行器。 3)高温风机轴承润滑油站，配置两台油泵进行强制润滑。 为了确保大型主机设备的安全运行，提高系统的可靠性，我们采用以SIEMENS公司S7 PLC为主控器开发的CPO-OSC润滑油站控制系统，实现生料磨减速机及主电机润滑油站、磨头及磨尾轴承润滑油站及高温风机润滑油站的电气控制及联锁保护。 因生产现场条件差，电噪音干扰大，系统的输入输出模块均采用高电压等级模板，以避免干扰信号而产生误动作，造成系统损坏。 为了实现数据共享，便于中控室的监控及管理，我们将润滑油站控制系统与其他优化控制系统(生料质量控制系统、窑优化控制系统)联成了一个计算机通讯网络，系统结构见图1。图1 通讯网络结构图3 控制系统的组成及功能3.1 润滑油站提供给TDC3000的信号 1)备妥信号 2)允许启动信号 3)联锁停车信号3.2 TDC3000提供给润滑油站的信号 启/停信号3.3 信号的处理3.3.1 备妥信号 包括以下内容： 1)“集中/机旁”控制方式中选择开关置于“集中”位置； 2)总电源空气开关的辅助接点闭合； 3)控制电源空气开关的辅助接点闭合； 4)油泵主回路空气开关的辅助接点闭合。3.3.2 允许启动信号 “允许启动信号”应由以下几个条件组成： 1)高压压力建立并达到整定值； 2)低压压力建立并达到整定值； 3)油温不低于下限； 4)油流不低于下限； 5)油位不低于下限。3.3.3 联锁停车信号 在一般的油站控制系统中，联锁停车信号是根据运行时“压力低”建立的。由于在本控制系统中采用了功能强、灵活性大的PLC，因此，我们也将大型设备的保护功能编制到系统中。如在减速机油站系统中，我们将减速机温度的上限报警信号引入联锁停车中；在磨机主轴承及高温风机油站中，将轴承温度上限报警信号引入联锁停车中。考虑到油压波动情况以及温度检测出现瞬时干扰，对于跳闸信号，我们对其加以10s延时后再送出。3.3.4 备泵控制 低压备用泵的自动投运，一般是利用压力信号来处理的，包括备泵起动压力信号及备泵停止压力信号，当油压低于备泵起动压力值时，启动备泵；当油压高于备泵停止压力值时，关闭备泵。3.4 其他要点 润滑油站在集中方式下的启动及停车，应完全由中控人员决定。在正常情况下，润滑油站只能顺从地为主机服务，而不对上级控制有制约条件，如主机停车后润滑油站自动停车。 由于DCS系统的SSR输出模板普遍存在漏电流过大，致使信号关断时仍存在电压(在Micro TDC3000及N-90等系统中均存在)，因此，由TDC 3000系统发送的油站启停信号都采用中间继电器加以隔离。3.5 通讯网络 在一般的应用情况下，可单独使用CPO-OSC系列润滑油站控制系统，但CPO-OSC控制系统具备良好的开放性及网络功能，可根据用户的实际需求，联成不同形式的通讯网络。在鲁碧公司，我们建立了一条包括8个站点的MPI控制网络，将现场油站信号参数引入中控室的上位监控系统。 多点接口MPI是一个集成在SIMATIC S7-300 CPU内的通讯接口，MPI能同时连接如下站点： 1)IBM PC兼容机； 2)编程器(PG)； 3)操作员界面(HMI)； 4)S7-300、M7-300； 5)S7-400、M7-400。 连网的CPU可利用“全局数据通讯”服务，周期性地相互交换数据。它多可连接32个MPI站，其传输速度为187.5bps，且其相邻的MPI站点的距离大可为9100m，(使用10个中继器)。 在使用过程中，我们发现：通讯电缆的敷设应引起重视，若通讯电缆与高压电缆敷设在一起，会出现干扰，引起通讯错误，因此通讯电缆应单独敷设，以提高系统的可靠性。4 上位监控系统 上位监控计算机采用PC总线工控机，配置SIMATICMPI通讯网卡，采用bbbbbbS中文操作系统，通讯波特率为1.5Mbps。通过数据通讯对各油站数据进行检测，并在上位机上实时显示当前运行状态，以便操作员对现场情况随时进行处理。 在MPI网络中，配置有两台操作员站，分别运行生料磨优化系统(CPO-QCS)及窑优化系统(CPO-KOS)。 润滑油站监控系统运行于生料磨优化操作站上，其监控画面示于图2。5 工程师工作站 为便于今后系统维护及监控，如对现场PLC控制柜中的程序进行修改、下装等工作，我们利用鲁碧公司原有的一台联想Pentinum166MHz商用机，配置CP5411通讯卡，联入MPI网，成为一个在线工程师工作站，工程师站采用bbbbbbs95操作系统，安装STEP7软件包。 STEP7是用于S7系列PLC编程的应用软件包，包括： 1)SIMATIC管理器； 2)符号编辑器，用于定义符号名称、数据类型等； 3)硬件组态，用于为自动化系统组态和各模板参数设置； 4)通讯，用于定义MPI、PROFIBUS或工业以太网的数据传输； 5)程序编辑器。 允许使用梯形逻辑图(LAD)、语句表(STL)和功能块(FBD)任何一种来编写程序，并进行在线调试及监控。图2 油站监控画面6 结语 通过在几条水泥生产线上采用可编程控制器实现润滑油站控制的实践证明，利用可编程控制器实现大型设备润滑油站的控制已成为一种必然趋势，它与以往的继电器控制柜相比，可靠性及扩展性有了很大的提高，取得了较好的应用效果。但在使用过程中也发现一些问题，例如柜体设计时没有后开门，导致在现场调试仪表时发生困难。此外，由于现场仪表的油流、油位及压差信号不准确，因此在具体实施时，未将这些信号考虑进去，避免因允许启动信号难以建立而延误投料时间。因鲁碧公司现场油站所用的电接点压力表损坏较多，我们只根据压力正常信号来启停备用泵，若压力未达到整定值，则启动备用泵；若压力达到整定值，则停止备用泵。采用这种控制方式，若在运行时，工作泵体损坏，则会出现备用泵频繁开停车的振荡现象，极易损坏泵体和电机。因此，拟在今后的控制系统中做如下改进：若“驱动信号”已发送，选定“工作”泵已工作，在指定时间内，例如20s，若压力仍不能建立，则“备用”泵自动转为主泵投入运行，原“工作”泵转为备用。引言 塑料包装行业是随着机电技术的进步和塑料加工工艺的发展而壮大起来的，并逐步形成为一个独立的工业部门。上世纪六七十年代后，塑料原料已能大规模生产，塑料制品代替金属、木材、纸、纤维等材料制成的产品，在国民经济各部门和人们生活各个领域的应用越来越多。需求的不断增加使得中国塑料包装机械发展很快、生产出来的品种也越越来越多，大多已能供应国内塑料制品加工装备的需要，随着技术的不断更新，近年来以伺服系统为主要执行元件的塑料机械，以其速度快、效率高、能耗低、控制水平完善、性能稳定等优点迅速成为市场主流机型，并加快国产塑机自动化水平的进程。一 制袋机的控制流程 塑料制袋机是由：热封切刀、伺服装置、变频装置、牵引皮辊、承切皮辊及控制器组成。 主要技术特征在于热封切刀安装在传动轴上，该轴由变频装置驱动，做上下往复运动；伺服装置驱动牵引皮辊，按照一定的速度，保证热封切刀在离开承切皮辊并再次到达承切皮辊之前，将所设定长度的塑料袋送过切刀；随后，热封切刀到达承切皮辊，将塑料袋封口，并切开。 该类设备主要用于加工塑料包装袋及各种规格的生活塑料袋，早期的设备采取的是刹车离合器等控制机构，后来改进为步进系统控制装置，现在又发展成为PLC及伺服电机加变频调速为主的控制机构。随着技术的更新进步，更高的定位精度和更好的稳定性，将直接导致所制胶袋的质量和效率不断地提升。二 电气原理 人机界面，采用触摸屏，便于操作人员设置参数及对整台设备运行状态的了解，负责人机对话交流。界面上可设定定长封切或色标封切、切袋长度、送袋速度等，当选择为定长封切时，色标封切无效。 PLC做为核心程序的载体，负责脉冲信号的发送及各种控制信号的转化与流通，终控制各执行机构的运转与协调。PLC程序根据伺服机构的机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机絯码器的线数以及出料辊的周长，计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲，伺服电机就驱动出料辊转动，带出一定长度的胶袋，实现定长控制。 色标传感器、到位信号，做为传感元气件，负责时间的判断与控制信号的发出，使执行器件之间确立逻辑关系。 主变频装置，负责热封刀的连续上下运动，同时控制出袋速度与效率。 伺服驱动装置，由驱动器、伺服电机、码盘反馈信号构成，作为主要运动机构，主要任务是完成定位精度的控制，严格执行来自PLC的脉冲指令控制，同时，保证在频繁启动负载下自身运动的平稳性与快速响应性，使伺服电机的一次送料转速满足切刀上下运行的时间要求。伺服性能直接反映了这台设备的整机性能与质量。三 设备的工作流程 1)设备上电后，温控器控制封刀处加热器进行加热； 2)温度到达后，变频驱动装置驱动主电机通过机械传动装置控制切刀和封刀的上下往复运动。 3)切刀每向上运动一次，凸轮接通一次，伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带转动一次，切刀和封刀下切，胶袋形成； 4)设定个数到达或按停止键时，当前胶袋形成后停机，切刀和封刀停在高位停车处。 5)制袋机的工作方式 制袋机有两种工作方式：一种为空白袋封切方式，即伺服系统控制电机以PLC预先设置的脉冲数进行动作，直到脉冲数运行完为止，作为一个制袋周期，此种方式为非色标运行方式，也称为定长运行方式；另一种为追、色标封切方式，当选择钯标封切时，其过程如下，伺服启动信号导通，伺服电机按照PLC程序预先设定的运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色，如图所示，PLC接收到色标信号时，通过中断方式停止伺服电机。 一般追色长度为10mm，并且要求追色信号只能在追色范围内起作用，其它范围内需屏蔽掉其干扰信号。PLC程序在追色封切时，对追色信号记数，连续三次检测不到时，PLC停止各电机运转，并驱动报警器报警。同时PLC程序对批量记数，当批量达到预警值时，PLC驱动报警器进行报警提示。 6)出袋设备调试完成后，系统就会自动按照设定的袋长、制袋数量、间隔时间进行裁切胶袋。四 效果 经过客户的长期使用，设备运行稳定，控制效果良好，完全满足了工艺要求。实现了正常的生产需求。
