6ES7223-1BF22-0XA8参数介绍一. 概述硬盒香烟包装机是一台由1万多个零部件组成的高度自动化的生产机械（见图1） 自90年代初开始，我公司就已经为国家烟机总公司指定的唯一一家生产厂配套制作以三菱PLC（当初使用F1-60MR）为核心的电器控制系统，实现了整机控制国产化。 近十年来，随着生产工艺的不断改进，香烟市场的不断变化，为了适应市场经济的发展需要，主机生产厂家在提高和完善机器性能的同时又开发出了许多新的品种机型。除常见的20支包装的香烟外（盒内按7，6，7支三层排列），双十支扁盒，双8支扁盒型，以及高速机型等等。而PLC控制系统在灵活适应这些变化的同时，也把新的技术新的性能应用到所开发的产品中。如反映生产流程的显示系统，由初的单片机模拟显示盘，改为彩色CRT显示，然后又发展到当前的人机界面多功能显示器。利用PLC的通讯功能和指令把上位机PLC及显示器联接成一有机整体。因此产品受到用户，特别是操作工人的欢迎。数百台此类包装机工作在全国几十家大中小型卷烟厂的生产线上。二. 系统简介1．系统方框图（图2）控制系统由PLC,变频器，人机界面，I/O接口等部分组成。2． 机床对控制系统的主要工艺要求1， 主电机平滑起动，无级调速，运行速度为120-140包/分（约为38-40Hz）。点动速度15-20Hz。2， 低速时有转矩提升，快速制动。3， 机床可以长期运行，要求安全可靠。4， 机床润滑系统的注油电机每2小时自动注油5秒（时间可调），也可手动加油。5， 干燥鼓两侧电热丝（2*360W）恒温加热，控制精度 50±0.05度。6， 发生故障时，应该能够显示故障名称以及发生的部位。7， 由于各种原因造成的不合格产品（烟包），应该在同一指定工位准确剔除。8， 对不合格烟包的处理及停机故障应该区别以下情况。① 油位低，离合器过载，挤烟等15种故障发生时必须立即停机。② 烟支空头，滤咀缺少等故障造成的不合格产品不停机，只发出声光报警信号，到指定的工位将其剔除。③ 铝纸漏装，内衬漏装等故障造成的不合格产品，需要立即停机，但可以点动运行并在指定的工位将其剔除。3．控制方案的实现 当车间工人把84毫米长的过滤咀香烟码放在烟库内并起动机器，机器就以每分钟120-140包的速度生产出按一定规律排放好的硬盒香烟，然后封装好透明纸贴好金黄色的拉线。尽管机器的生产速度很高，工艺动作要求复杂，只要充分利用PLC本身的特点，再结合生产实践，我们开发了一套简捷周密的逻辑控制方案，完全满足所有工艺要求。 系统中使用了35个开关量输入信号，10个开关量输出信号。程序中应用了9种基本指令，10种功能指令（如 INC,MOV,BMOV,CMP,SFTL,ADD等），8个定时器，6个计数器，8个指针，28个数据寄存器（含断电保持型），共1100条语句。整个程序不仅实现了全部工艺要求，而且还增加了许多辅助功能，如生产时间和停机时间的统计显示，故障频次的统计，成品产量与废品剔除数量统计，日期时间显示，日产量班产量报表的生成打印输出等功能。此外还允许操作工人对一部分运行数据进行在线修改，利用人机界面上的触摸开关即可实现。 由于PLC本身的可靠性高，抗干扰能力强及有在线修改的能力，使我们的控制系统联机调试调整时间大大缩短，几乎省去了现场服务，一般操作工人或维修电工均可胜任调试工作。所以受到了厂家的普遍好评。图3：运行画面4． 运行体会与经验① 移位指针命令SFTL的巧妙应用：烟包在机器上有20个工位完成一系列封装工序，其中7种不合格烟包的故障监测传感器分别分布在第1，2，4，7，11，13，17工位上。我们指定M100到M119内存区作为移位寄存器，利用同步脉冲作移位触发信号，就实现了生产中发生的任何1种或2种以上不合格品同时出现时，均可在同一个指定工位排序将它们剔除。（程序实例请见图4，5）图4：SFTL指令和指针的应用图5：剔除动态显示② 为了满足成品产量的计数功能，我们设计了一段程序，大容量可以计数1亿包。按每分钟120包的产量计算，每天两班16小时，每月30天，可以累计2年的产量。这充分利用了PLC数据寄存器的功能。（程序见图6）三. 使用效果 1996年该机组由国家烟草总公司及天津市津经委坚定其结论为：“该产品填补了国内空白，属国家同类产品先进水平”同年通过了IS09002体系认证。 该系列产品不仅成为生产厂家的拳头产品，而且由于烟草行业的高额利润和税收，就为广大（卷烟厂）用户创造了十分可观的经济效益和社会效益。此外该系列产品还向香港，乌干达，越南，塔吉克斯坦，新加坡等国家和地区出口，为国家创收大量外汇。四. 今后的改进方向1． 使用旋转编码器，充分利用PLC的高速计数器功能，进一步简化程序。2． 增加通讯模块实现网络化，便于用户管理。3． 应用FXGP软件，选用FX2N-80MR解决远程通讯，实现网络调试，网上指导现场运行。为主机厂商和用户之间的技术交流架起一座方便快捷的网络桥梁，缩短地域之间的距离。进一步提高服务效率，节约成本。 1 引言 近年来，随着我国自动化技术的提高，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，因此采用了双机通讯。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。同时选用了一台三菱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，大大提高了胶印机的档次，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。因此，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，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，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，而且精度不高。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，无法提高效率。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，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高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，即使在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。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，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，同时也可方便监控。如图所示： 4． 结束语 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。