西门子6ES7231-0HC22-0XA8方法说明

西门子6ES7231-0HC22-0XA8方法说明

1 前言

    某工厂有多台上世纪90年代从台湾购进的真空成型机，主要用来制作玩具、五金、仪器等产品的包装袋。这些设备控制电路均采用传统继电器控制，操作复杂，定型时间不准，成型温度不稳定，漂移厉害。控制柜内部接线复杂，给设备维护和故障处理带来了很大的不便。为此该厂准备对改批设备进行改造。

    包装袋的生产过程中，成型的温度和加热、冷却时间是极重要的环节，要求温度能够自稳定保持，加热、冷却时间可以设定显示，并要能够存储多种不同产品的成型时间。

    针对该情况，在设备的改造过程中该厂采用PLC和触摸屏作为核心控制器。永宏FBS系列的PLC以其体积小，可靠性高，NC定位jingque，通讯功能强大等特点，在工业控制领域得到了广泛的应用。FBS系列PLC目前有3种机型：经济型主机MA\MAT、高功能型MC\MCT、NC定位型MN\MNT。本文采用FBS-40MA主机+GP37W2触摸屏来实现成型机生产过程中加热盘的加热时间、成型时间、冷却时间的设定和显示监控以及不同模具生产过程中所需工艺时间的存储和调用，实现了成型机的自动化。

2 设计与实现过程

    该控制系统的操作部分采用触摸屏，核心控制部分采用FBS-40MA，受控对象有加热管、汽缸和拉料电机。控制系统组图如下： 

温度控制部分的实现

    成型机的加热系统由6组加热管组成，由温控器和固态继电器来控制。

    永宏PLC根据控制过程的需要，配合永宏的其它功能模块，灵活组合，可以实现多种控制需求。单台主机可以实现32路的温度测量，并有常用的热电偶及白金电阻等2大类共5种温度模块，选取永宏的8EAT晶体管输出部分和温度采集模块TC6，经由温度PID控制指令FUN：TPCTL来实现成型机的恒温控制。

    温度PID控制利用温度模块配合温度规划表格将成型机加热盘内的当前温度同设定值进行比较，依据存在的偏差，经由软件PID数学式运算后，将运算结果转换为时间比例ON/OFF（PWM），由晶体管输出点输出控制SSR所推动的加热回路，从而使加热盘内的温度保持在SV±1℃。

    TC模块的温度采集由温度规划表格来实现，如下图： 

    6路温度的采集由K型热电偶和TC6模块来实现，6路温度值储存在R30~R35这6个寄存器内，即6组加热管的当前值，6组温度设定值储存在R60~R65内部。

    程序部分用TPCTL指令来完成，温度设定值，偏差值，各路的P、I、D均通过屏幕来设定： 

    PLC内部执行过程中的P、I、D有默认参数，可以根据需要进行修改： 

    成型时间的存储和使用

    不同的模型需要有不同的成型时间，所以需要PLC对不同模型的时间进行记忆。可以通过画面来进行设置和调用。该功能由触摸屏和PLC内部的寄存器配合实现。

屏幕界面如下： 

    程序部分可以放于子程序区，参数需要修改时才调用该部分的程序，可以节省PLC的扫描周期时间。档案1号的程序存储、查询、调用程序如下，其它档案的程序部分依次类推。永宏PLC具有将近7000多个普通的R寄存器、4000多个普通D寄存器，另外还有8192个档案缓存器可供使用，所以对于数据的存储绰绰有余。

PLC的I/O点位图

（1）主机FBS-40MA部分

bbbbb OUTPUT

X0 加热盘右限位 Y0 刹车

X1 加热盘左限位 Y2 底模下

X2 底模下限 Y3 底模上

X3 底模上限 Y4 压料下

X4 拉料电机前限 Y5 压料上

X5 拉料电机后限 Y6 左加热盘

X6 压料下限 Y7 右加热盘

X7 压料上限 Y8 吸真空

X8 下压料 Y9 冷却吹风

X9 上压料 Y10 冷却喷水

X10 急停 Y11 吹气脱模

Y12 前进拉料

Y13 后退拉料

Y14 夹料放开

Y15 夹料夹住

（2）FBS-8EYT部分

OUTPUT

Y1 第1路加热器

Y2 第2路加热器

Y3 第3路加热器

Y4 第4路加热器

Y5 第5路加热器

Y6 第6路加热器


（3）FBS-TC6


T0+/T0- 第1路加热器K型热电偶

T1+/T1- 第2路加热器K型热电偶

T2+/T2- 第3路加热器K型热电偶

T3+/T3- 第4路加热器K型热电偶

T4+/T4- 第5路加热器K型热电偶

T5+/T5- 第6路加热器K型热电偶


    依据以上的温度PID、温度检测、参数设定、存储、调用等核心部分，进行程序的编写。


3 结束语

    该设备改造结束后，已经投入到生产中。实际生产中表明，永宏FBS系列的经济型主机FBS-40MA具有完好的性价比，强大的功能，完全能够符合当初改造的要求。温度能够保持在SV±1℃，定型时间准，并且能够存储99组左右不同产品的成型参数，调用方便，大大提高了产品的质量和产量。

一、引言
       近，许多用户比较关心如何选择合理的软硬件构成一个经济、实用的粉体、液体等原料自动配料系统。我司有幸承接、应用了这一类自动配料项目，现将这方面的有关情况简述，供与同行交流、切磋。
◆系统控制器件选型：
       采用台湾永宏PLC高功能主机：FBS-32MC、台湾威纶5.6彩色触摸屏： MT506M与梅特勒-托利多称重控制仪共同组成配料系统控制主件，称重控制仪的去皮、清皮和归零通过通讯给定。
◆PLC选型依据 ：
1)具有足够大的暂存器空间且提供档案暂存器空间，保证系统的配料配方量足够多足够大，透过专用指令操作保证配方的安全
2)通讯功能强大，通讯协议编程简单方便
3)可扩展多个通讯口，为系统延伸控制与联网提供硬件支持
4)经济实惠，运行可靠稳定性要好

二、系统构成
　　该系统由4个储料槽及计量槽构成，由称重控制仪驱动，按生产流程依次为储料控制、落料控制、搅拌控制、计量控制、卸料控制，系统构成如下图(简化)：

◆配料策略如下：
　　1、当配料按钮按下时，启动配料
　　2、确认计量槽清空，重量归零
　　3、半闭卸料阀112，开启配原料A101，直到原料A101达到设定值时(即原料A101=秤当前重量减去空秤皮重)，关闭原料A101配料，延时1秒搅拌系统工作，一定时间后启动配原料A102标志位。
　　4、当配原料A102标志成立时，开启配原料A102，开始配原料A102，直到原料A102达到设定值时(即原料A102=秤当前重量减去空秤皮重再减去原料A102重量)，关闭原料A102配料，延时1秒搅拌系统工作，一定时间后启动配下一配料标志位。以此类推至完成配方。
◆此类配料系统的实现功能有如下特点：
1）实现进料、送料、搅拌、卸料的自动联锁和控制；
2）能实现计量、进料、送料、搅拌、卸料的手动操作的功能；
3）能显示实时的工作状况和各种物料参数。可随时进行调用并显示、打印任何时间的报表与客户表。具有配比预存，可随时进行输入、修改或删除某种配比。
4）美观实用的动态模拟。利用动态画面将计量和卸料过程中的配料阀门、落料控制、进出料状态（计量槽料位变化）进行模拟显示。
5）具备粗称和细称功能。(精称提前量有自动调整功能，消除落差影响)，超差自动报警、自动扣除功能。
6）具有操作员权限管理功能。

三、PLC/HMI软件关键点简介：
1. 配料配方控制程序如下图：完成对配料配方数据的操作；
应用永宏的FUN160档案存储器可方便的实现对配方的保存与提取，存储容量大且不占用宝贵的内部暂存器。

2. 配料总量自动计算程序如下图：完成配料总量的自动累加；
       相信大家在做配料系统的时侯，会碰到这样一种情况：虽然说已经知道了每种原料的配料量，但是要想知道配料的总量往往都只是在需要的时侯进行手动计算，这样既慢又容易出错，应用永宏PLC的变址暂存器结果循环指令可非常方便的达到，即准确又快速基本上在输入配方的同时，总量计算完成。

3. 配方操作HMI画面如下；

4. 配料种类数及提取配方的正确与否判断程序如下图：产生配方操作时提示信息；
根据用户输入配方的信息自动产生配方操作的提示信息，使之显示于触摸屏上

5. 配方相关操作完成提示的触摸屏介面如下；

四、结束语
本系统采用永宏PLC全套解决方案，具有以下几大优点：
(1) 人性化的编程软件，全自动完成配料所有过程,减少了客户工作量。
(2) 优化的闭环控制系统，降低成本，提高了控制的精度
(3) 自动化元件选型配套，整个系统运行稳定高效，减少后期维护量
         在现代生产系统环节中，随着人工成本的不断上涨，势必使企业调整生存法则，提高自动化程度，减少人工成本，该系统的自动控制水平较高，配置灵活，功能齐全，操作方便，是应对人工上涨一种十分可行的解决方案。

1引言
       塑排机是这样一种机器：将同一种规格的零散的钉子，倒至震动的圆盘中，使钉子整齐地排列在圆盘边上的卡槽上，同时转动圆盘，通过皮带将整齐的钉子传送到塑料封装机构，出来后再经过定长切割，终成为可供打钉枪使用的排钉。
        PLC作为核心控制器，连接着光电开关，限位开关，电机启停开关，切刀等，控制着塑排机的动作，使其高速准确的运转。配合文本显示器，显示当前生产状态，更可方便地设定不同规格钉子的每排个数，以及各个动作的时间参数等。 

2.实例
使用设备：PLC：永宏FBs-20MA
文本显示器：ThingetOP320-A
永宏FBs-20MA主机具有12点DI，8点DO，自带1个RS-232通讯口，用于程序下载或与文本显示器通讯，有着5年保固的可靠品质和中低端的价格，完全适合塑排机的系统解决方案。
信捷的OP320-A文本显示器支持永宏通讯协议，经济而实用，足以符合塑排机的要求。
I/O配置表 

工艺流程
       通过震动盘上的震动电机和吹气阀把散钉整理到轨道上；当轨道满钉时候，震动电机和吹气阀停止工作，当轨道没满钉时（检测到缺钉），震动电机和吹气阀又重新开始工作。钉子进入轨道后，随着主电机运行，钉盘把轨道上的钉子吸到塑料封装机构，连续成排的送出。
       加工好以后每排的钉子个数是由文本显示器设置的，随着电机传动，当每次还相差5个钉子时，电机就减速，经过一定时间后，刹车，下刀切断；切刀复位后，传送电机重新启动。
系统主要由以下几部分组成：
 送料部分：包括震动漏斗，振动盘，传送轨道，负责塑料封装时钉子的供给
 封装部分：系统的核心部分，完成由散钉到排定的加工过程
 成品部分：主要是定长裁切，包装
 显示部分：文本显示器显示当前速度，产量等信息，以及个环节的参数设定 

运行监控部分：显示每分钟的产出钉子个数，累计产量（可人工清零）

参数设定部分：可对每排钉子个数，减速时间，切刀延时时间，斗振开关时间，盘振开关时间等进行设定，针对不同的规格可快速的修改参数

       画面1

       画面2

4 PLC控制系统的优点
　　塑排机设备选用永宏FBs-PLC，较大程度地提高了系统的可靠性，更好地满足了用户的需求。本系统有以下优点：
可靠性高
　　本系统的控制核心是FATEK的FBs-PLC，能够在恶劣的环境中长期、可靠、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
功能强大
　　FATEK的FBs系列PLC有着功能强大的编程软件，丰富的窗口界面，使得复杂的指令变得直观、易懂、易用，并支持多种编程语言：梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC），支持多达362条功能指令。自主研发的SoC芯片，集成更精密，速度更快，功耗更低，可靠性更强，可实现复杂控制的高速处理，采用闪存来存储用户程序，保证保护用户程序不被擦掉。

5 结束语
　　以PLC为控制核心的塑排机，利用PLC的高速运算处理功能，实现对钉子焊接、排钉的计数，完成排钉的生产，高速度可达 1600 粒 / 分钟（平均时速 1000-1200 粒 / 分钟），其性能在国内处于地位。配合文本显示器，操作简便、直观。不仅提高了系统的抗干扰能力，提高加工速度，并且有效的避免了误操作的发生，经济效益十分可观。厂家认为该设备具有良好的市场前景