西门子6ES7513-1FL02-0AB0详细说明

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1 引言

加弹机的全称叫假捻弹力丝机，是一种将POY丝等原丝加工成具有低弹和中弹性能的弹力丝的加工设备。在纺织机械的多功能弹力丝机上，拉伸变形是重要的加工环节之一。对丝条材料进行加热和恒温控制会直接影响丝条拉伸变形的质量。丝条温度的恒定性和丝条之间的一致性，对丝条变形的强度，紧缩伸长率，卷曲和染色不匀等质量指标都有极大的影响。

2 加弹机简介

加弹机的结构（图1）一般设置成对称的A侧（左侧）和B侧（右侧），在每一侧分别安装有上热箱和下热箱，每一只热箱上安装有加热器和温度传感器，它们构成了加弹机的加热和测量部分。加弹机的传动系统一般采用多个变频器分别控制各个传动部件的速度，通过安装于传动部件上的测速传感器（编码器或者接近开关），实时测控各个变频器的速度，以满足拉伸和假捻的工艺要求，变频器的闭环恒速控制至关重要。

本文介绍的加弹机案例由9台或者11台变频器组成(2.2kw八台，1.5kw两台，7.5kw/15kw一台，分别控制左一罗拉，右一罗拉，左二罗拉，右二罗拉，左三罗拉，右三罗拉，左黑辊，右黑辊，左横动机构，右横动机构，龙带)，其中2台变频器需要具备扰动功能（一种纺织传动专用功能，也可以称为三角波功能。），主要用于控制横动机构；其余7台由于对速度的稳定性和**性要求比较高，需要具备速度回馈功能，工程上为了节约成本，一般脉冲信号由外部接近开关来提供。

图1 加弹机结构简图

3 电气控制系统

图2 加弹机电控系统简图

加弹机电控系统（图2）由人机交互操作触摸屏设置参数和监控运行状态。温度控制器用于将热箱的温度稳定在工艺设定的温度值。测速反馈单元用于检测各传动部件的转速反馈信号，使变频器控制电机的速度恒定在客户设定的传动工艺值。

4运动控制系统

4.1衡定速度控制

为了使假捻的丝线长度及捻度能有效控制并统计，系统中的每台变频都需要死循环来稳速，也就是说每台变频都必须带有脉冲回馈功能。

4.2速度摆频控制

摆频功能适用于纺织、化纤及需要卷线、横向运动等场合。为防止纤维丝在纤维卷表面的同一点堆聚，必须改变横向的运动方式。摆频功能的应用非常普遍，其主要目的在于避免卷绕时绕纱重叠，并可减少静电。摆频功能的原理是将一个三角频率叠加到中心频率上。为补偿系统惯性，通常还需要加上一个快速阶跃频率。

5台达变频器应用设计

台达M系列---高功能低噪音迷你型变频器,具有体积小、低速力矩大、V/F及Sensorless向量控制；1.0Hz，150%以上额定转矩输出；内置PID功能；计数器功能；多段速及自动程序运转；简易定位；累计电机运行时间；自动侦测(Autotunning)电机参数；摆频功能；散热风扇运行模式设定；主，辅频率控制；睡眠功能；节能运转；RS485通讯接口，支持Modbus协议等特点。由于性能完善和使用方便广泛应用于产业机械、工业自动化控制以及小型恒压供水系统等广泛的应用领域。

5.1速度闭环设计

加弹机变频器速度闭环接口接入外部高频率到30kHz脉冲信号。参数设计如表1所示。

表1 台达M系列变频器速度闭环参数

由于M系列本身不提供驱动PG（速度反馈单元）的直流电源，需要外置电源来供给PG使用。目前来说，接入到M系列的信号为单脉冲信号，分别接到MI5和GND端子上。

5.2摆频控制设计

摆频运行过程（图3）描述：先依加速时间加速到摆频预置频率P168，并等待一段时间P169，再依加速时间至中心频率，依照设定的摆频振幅P170、跳跃频率P171、跳跃时间P172、摆频周期P173、摆频比率P174循环运行，直到停止命令下达后依减速时间减速停止。

图3 摆频控制设计

表2 台达M系列变频器摆频控制参数

摆频高运转频率=中心频率＋中心频率 * P170，摆频低运转频率=中心频率－中心频率 *P170，摆频运转频率受上、下限频率限制，超过或低于上下限限频率，则会依上下限重新计算摆频运转频率；

跳跃频率=中心频率 * P170 * P171，过大的跳跃频率可能产生过电压、过转矩等异常警告跳脱；

P175为随机功能，主要是能够随机调整摆频上升时间和下降时间的比例值，大随机比率值 >= 摆频上升时间 /摆频下降时间，小随机比率值 <= 摆频上升时间 / 摆频下降时间，开启此功能后，产生的速度波形如图4所示。

图4 摆频速度波形

5.3 工程实际问题

1．PG回授信号。目前来说，PG回授信号一般采取接近开关提供的方式，接近开关提供信号的稳定性是关系到整个系统稳定性的非常重要的前提条件。接近开关提供的信号一般来说都是弱电压信号，容易受到来自外界的干扰，建议客户使用屏蔽电缆作为延长线。

2．P170-P177对于不同的纱线，需要设置的值是不一样的，取决于工艺的要求。这些参数需要根据经验值并且结合实际生产出来的成品效果来做调整。

5.4 故障处理

1．PGERR（速度信号出错）。当反馈的脉冲信号出现不正常时出现此报警。一般采取的解决方式是检查连接线是否可靠，接近开关是否完好，是否有信号输出；再检查参数是否设置正确，P159脉冲数是否符合实际情况；加强抗干扰的措施；后更换控制板，排除是否存在输入信号端子的问题。

2．OL（过载）。主要是察看负载电流情况，是否超过变频器额定输出电流，如果超过，请检查机械部分是否存在润滑不足等加大负载的现象；检查参数部分，自动转矩补偿是否设置过大；更换变频器，排除变频器的硬件问题。

3．OC（过流）。检查变频器U-V-W是否存在短路现象，变频器与电机的连接线是否可靠连接，延长加速时间。

4．OH（过热）。检查变频风扇是否正常工作，电柜内的风扇是否正常工作，测量电柜内的实际温度。

6 结束语

本机器调节方便，加工出来的丝线优于以前设备，纱锭成型理想，增加了适用的织机范围，应用效果和客户反映良好，并且变频器的各种保护功能为设备的安全可靠运行提供了保证。通讯的方式简化了纺织加弹机的控制系统，强大的变频器功能提高了生产产品的质量和生产效率。

　随着全球化的影响，让全世界都进入了网络时代，不管是商业或工业，对于网络的依赖性也与时俱增。
　　全球化大的效应就在于无国界的商业型态。有可能本土的机器设备刚完成，明天就安装运行在地球的另一端。或是有可能人在几千公里远外的控制中心，必须监控操作分布各地的机器设备。而这样的型态更是凸显网络重要性的关键，工业网络的发展也渐渐的将范围扩展，数据传输速度增加。
以太网络的发展解决了这些需求，没有距离限制，数据传输速率可达100Mbps，相当高的普及率。身处各地的机器设备，可轻易的先经由以太网互连，资料交换，再转换到内部的串行网络作命令执行的动作。
　　此时又出现了透过以太网络联络各项设备作中央监控功能的系统，称为SCADA或远程监控系统。
　　本篇择要介绍InTouch、Ciect、BroadWin、Labbbbb等四套SCADA软件如何使用，以透过以太网络与台达PLC产品联机。
2SCADA概要
2.1什幺是SCADA？
　　SCADA(SupervisoryControl And DataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
　　SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
　　由于各个应用领域对SCADA的要求不同，不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
2.2 SCADADriver
　　SCADADriver是控制系统（DCS, PLC,DDC）与SCADA通讯监控所必备的要项。台达目前已完成以太网络联机测试的SCADA为Wonderware Intouch, GEiFix, Citect, Broadwin,Labbbbb（超鼎）。而因台达PLC内建Modbus通讯协议，其余所有SCADA系统皆可使用内建ModbusDriver透过串行传输与台达PLC作联机。
2.3基于台达PLC网络架构的SCADA
　　目前台达所有PLC都内建了Modbus通讯协议，可透过RS-485作资料传送与接收。今年也针对SV机种推出了以太网络模块、DeviceNet主站模块等，让台达PLC在与其它装置的连接与利用上更为灵活，用途更为广泛而不受限制，参见图1。

　　　　　　　　　　　　　　　　图1网络连接示意图
3台达SCADA系统集成设计
3.1 如何设定InTouch 透过EN01连接DVP28SV
　　InTouch是由Wonderware公司开发的SCADA图控软件，若需更多有关此软件信息，请参考其****，http://us.wonderware.com/，或是台湾代理商科胜科技网站http://www.utitech.com.tw/。
　　1.使用Wonderware’sInTouch 软件中的 MODBUS Ethernet I/O Server (MBENET) 与EN01 通讯。MBENETserver支持所有使用MODBUS TCP的通讯协议。在执行InTouch之前请先确认MBENET已安装完成。根据以下步骤开启I/Oserver：
　　Start　 AllPrograms Wonderware FactorySuite 　IO Servers 　Modicon MODBUSEthernet

2.在窗口Configure选单中选择 Topic Definition，并且创造新的I/O server Topic。


　　3. 将会显示Topic Definition 窗口，并且如下述步骤设定。

1 新增 Topic Name.

2设定 EN01的 IP 地址

3于 Slave Device Type 字段
选择584/984 PLC

4设定 Block I/O Sizes为
Coil Read: 80
Coil Write: 80

4. 开启 Wonderware InTouch。 5. 设定完成后，选择 Done 储存设定。
 6. 开启 Start All Programs WonderwareInTouch。Application Manager将会开启，在预设路径下创造新的资料夹并定义一个名字，如『EN01』。并创造一个新的应用。



①.设定储存InTouch 应用资料路径
②.设定目录
③.键入应用名称
④.设定完成后点击『完成』


7. 双击之前创造的应用来开启InTouch-bbbbbbMaker 窗口。



8. 进入 InTouch-bbbbbbMaker窗口前往 Configure Access Names 并双击呼叫出新增窗口，选择Add 来新增Access Name。 输入 Access Name. ApplicationName必须为“MBENET”、并且Topic Name必须与之前输入的MBENET 应用名称相同(如“EN01”)。

　　建立数字输入信道，设定Type=I/O Discrete, Access Name=之前已设定完成的名称，而Item=与指定装置的Modbus地址。

9. 每个使用者欲新增的I/O信道都必须需要建立一个tag、并且具有独特的tag名称。开启TagnameDictionary来定义tag。



10. 开新档案，而 “bbbbbb Properties” 窗口弹出并要求输入窗口名称。



13. 在编辑窗口中点选对象设定其详细资料输入之前所设定的tag名称。
14. 完成设定后，点击 Runtime 来执行以设定好的应用，并且可以观察到MBENET server与EN01通讯状况