西门子6ES7231-7PC22-0XA0千万库存
在炼油、化工、制药等行业中，多种液体混合是必不可少的工序，也是其生产过程中十分重要的组成部分。这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以致现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。生产要求系统要具有混合jingque、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。本设计借助PLC来控制混料罐，对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，具有广阔的市场前景。
1混料罐控制原理
搅拌机控制过程：启动后开阀，液体A经低液位再注入至中液位，关A；放液体B至高液位，关B；启动搅拌电机M，搅拌时间到，停止搅拌，开阀放出混合液体C，低液位后延时时间到，放空后关阀；重复上述过程。要求工作过程中按下停止按钮后搅拌机不立即停止工作，对当前混合操作处理完毕后才停止。
2控制系统硬件构成
为了提高整个系统的可靠性指标，满足工业现场对低故障率和性价比的要求，选用S7-200CPU222。
I/O点地址定义如表1所示。
混料罐控制系统主要由上位PC机、触摸屏、PLC、传感器、控制器件等组成，如图1所示。
3控制系统软件编程
3.1软件的选用
本系统采用STEP7-Micro／WIN32编程，用LAD (梯形图) 在ProgramBlock中对MAIN(OB1)主程序块进行编程，共运用了T45计时器巧妙地完成控制任务。采用西门子公司的WinCCV6.0对系统进行监控，以达到jingque控制的目的。
3.2混料罐控制流程
混料罐控制流程图如图2所示。初始准备阶段，容器空、阀门关、搅拌机关；按下起动按钮I0.0，开阀1（Q0.0得电），进A液；液体A到I位，开阀2（Q0.1得电），关阀1（Q0.0失电），进B液；液体B到H位，关阀2（Q0.1失电），启动搅拌机（Q0.3得电）；搅拌时间到，停止搅拌机（Q0.3失电），输出混合液，开阀3（Q0.2得电）；当混合液低于L位时，启动输出延时；延时时间到，关阀3（Q0.2失电）。按下停止按钮I0.1后，不会立即停止，而是完成当前工作循环后才会自动停止。
3.3上位机监控软件设计
利用WinCCV6.0软件设计的混料罐监控系统能有效实现上位机与下位机之间的双向控制，监控混料罐的运行状态，以及实现变量报警、操作记录、实时数据库和历史数据库管理。
4 结语
本设计研究的基于PLC和组态软件的混料罐控制系统，利用了PLC可靠性高、抗干扰能力强的特点，又利用了组态软件强大的数据处理和图形表现能力，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术，具有可靠性高、操作简单、维护容易等特点。该方案已成功应用于化工行业，取得了满意的效果。
在工业生产过程中，许多生产机械是由2台以上的电动机拖动的，并且对各台电动机的运行顺序有一定的要求，如金属切削机床常要求先起动油泵电动机再起动主轴电动机，而有的机械要求主轴电动机起动后才能起动进给电动机。随着生产的需要，人们对生产机械的源动力有了更严格的、新的要求，传统的继电器顺序控制已不能适应生产的需要。
1继电器顺序控制
继电器顺序起动原理如图1所示。交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制3台鼠笼电动机M1、M2和M3。其工作过程是：按下起动按钮SB1，交流接触器KM1和时间继电器KT1两线圈得电，主电路主触头KM1闭合，电动机M1起动并延时，经过一定时间后，常开KT1闭合，线圈KM2和KT2得电，电机M2起动，再经过一定时间的延时，常开KT2闭合，线圈KM3得电，M3起动；当电动机需要停止时，按停止按钮SB2,M3停止，经过KT3延时后，常闭KT3断开，M2停止，经过KT4延时，M1停止。这样就实现了3台电机的顺序起动和逆序停止。这种传统的继电器控制方式使用的电气元件体积大、触点多、故障率高、功能改变麻烦，并且电动机的起动性能很难满足。随着PLC技术和电力电子技术的发展，使用PLC和变频器进行电动机的顺序运行控制已成为必然趋势。
2改造方案
2.1硬件原理图
改造后的系统采用S7-200PLC、西门子MM420变频器，改造方案硬件原理图如图2所示。
用PLC控制MM420的5、6、7端子，进而控制电动机的起动、停止、调速。
2.2功能特点
(1)继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接，为软件控制。
(2)继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小。
(3)继电器接触器控制全为机械式触点，动作慢，弧光放电严重；PLC内部全为“软接点”动作迅速。
(4)继电器接触器控制功能改变，需拆线接线乃至更换元器件，比较麻烦；PLC控制功能改变，一般只需修改程序便可，极其方便。
(5)继电器接触器顺序控制实现电动机的起、停比较容易，但要满足起、停的性能指标和调速的要求是非常繁琐和麻烦的，甚至某些性能指标根本无法达到要求；PLC顺序控制容易实现电动机的起、停和调速等性能要求。
2.3参数设置
PLC顺序控制的第5个功能特点是PLC顺序控制的优势所在，该功能特点都是通过对MM420的设置实现的。
(1)电动机的起、停时间。调整P1120（斜坡上升时间）的设定值实现电动机从静止加速到大电动机频率所需的时间；调整P1121（斜坡下降时间）的设定值实现电动机从其大频率减速到静止停车所需的时间。
(2)电动机的正反转。实现方法有两种：通过调整P0701、P0702和P0703的设定值来实现，当设为1是“ON接通正转，OFF停止”，设为2是“ON接通反转，OFF停止”；通过设定的频率正负值来实现，频率设为正值，电动机正转；频率设为负值，电动机反转。
(3)电动机的调速。MM420的5、6、7端子设定成多段速，总共能实现7种速度的变换。参数设定：P0004=7；P0701=17；P0702=17；P0703=17；P1001~ P1007设置固定频率（用户根据需要选择）。
2.4控制程序
MM420的参数设定好后用PLC的Q0.0~Q1.0输出口分别控制3个变频器的5、6、7端子（如果只用1个或者2个，不用的端子不接即可）。PLC顺序控制的主要程序如图3所示。M0.1控制台电动机的运行情况，M0.2控制第二台电动机的运行情况……。当M0.1有输出时，开启台变频器，电动机1开始工作；当M0.2有输出时，开启第二台变频器，电动机2开始工作；当M0.3有输出时，开启第三台变频器，电动机3开始工作。当M0.1无输出时，关闭台变频器，电动机1停止工作……。
在编程时要注意：当按下起动按钮时，一定要给M0.4和M0.5置“0”，否则会出现M0.2、M0.3置“0”和置“1”的情况，这样电动机无法工作。
1引言
浆纱机的张力大小直接影响产量。旧式浆纱机采用机械式传动机构，张力调节范围较窄。随着设备的老化机械零件的磨损，张力逐渐下降。更换机械零件不便及费用的居高不下促使企业下决心对其进行改造。
(1)改造对象：浆纱机——大雅兴业股份有限公司生产。
(2)改造思路：改造浆纱机织轴张力控制系统由变频器控制，使其张力大小易于调节；改造控制系统，使其半自动化，更易控制、方便监视、减少维修量。
2 改造方案
将浆纱机织轴张力控制系统由原来的机械张力控制改为由艾默生plc、变频器td3300系统集成控制。拆除浆纱机织轴的机械传动装置，将原浆纱机动力电机(22kw)经新增传动减速装置直接拖动浆纱机织轴，新增一普通电机(11kw)取代原动力电机拖动原系统的其他部分(精轴、锡林、压辊等)。保留浆纱机上的一次传感器。电控系统改造方案如图1所示。主要新增设备如表1所示。
3方案实施
3.1砂浆机工艺参数
大雅浆纱机设备及工艺参数：车速(线速度)2~60米/分。一般正常车速38米/分。张力2000~5000牛/米。织轴空芯卷径116mm、220mm两种。织轴大卷径(满轴)小于500mm。主电机y系列普通电机 4极 11kw。织轴电机 y系列普通电机 4极22kw。
图1 变频张力控制系统
3.2传动参数设计
(1)计算张力电机到织轴的减速比：减速比<=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/大车速(线速)=(0.116×3.14×1460)/60=8.87
(2)复核电机功率：电机功率>=(大张力×电机额定转速×大织轴半径)/(传动比×9549)=(5000×1460×0.25)/(8.87×9549)=21.5kw
(3)确定参数：经计算减速比应确定为8.8左右。厂方在改造时受自身条件影响，决定将减速比提高到1。大车速=织轴空芯卷径×3.14×电机额定转速/减速比=(0.116×3.14×1460)/1=40.46经厂方确认大车速满足工艺要求。随确定减速比为1。速度编码器选用600线旋转编码器，一并交厂方安装。(建议旋转编码器选用600线以上产品，太低影响系统性能；安装时要小心不要对其实施太大的冲击，以免损毁。)
(4)主变频器参数设定(如表2)：根据浆纱机实际情况张力控制系统的主机变频器选择无速度反馈开环矢量控制方式的td3000-t40110g变频器。变频器采用端子控制。
表2 主变频器参数设定表：(未涉及的参数采用出厂设定)
(5)张力变频器参数设定(如表3)：张力变频器(td3300-4t0300g)采用开环张力转矩模式(f3.06=3)，线速度采于主变频器的运行频率输出。控制方式同样采用端子控制方式。
表3 张力变频器参数表：(未涉及的参数采用出厂设定)
3.3触摸屏组态
触摸屏选用hitechpws6600-s屏。为了提高系统的时效性能，plc与其交换数据的地址尽量选择一组连续的plc地址。
4plc编程设计
4.1接口硬件
如图1所示，plc是整个控制系统的中枢，由于浆纱机无现场模拟量输入输出故选用一台主机即可。本案选ec20-3232bra。其主要任务为控制两台变频器的动作并通过rs485通讯端口与变频器交换数据(考虑到通讯的延迟及准确性，开关量不采用通讯方式。数据交换采用周期读取模式并控制在1秒内)。
开关量包括主变频器运行停止动作(按钮控制)；主变频器升降速动作(按钮控制)；张力变频运行停止动作(保持型按钮控制)；张力变频张力使能(为检修特设)；张力变频卷径复位(按钮控制)；确定打印输出。
通讯数据根据光电开关计算的车速(现速度)；计算总长；计算匹长；计算匹数；读取张力变频器张力值；读取张力变频器计算的卷径值；改变张力变频器张力设定；改变张力变频器初始卷径；长度、匹数清零；确定系统所处的状态。
4.2编程设计
大雅浆纱车车头装有一个测量行车长度的光电开关。经检测其输出脉冲为10公分一个脉冲。对于测量匹长完全满足工艺要求，但用于测量车速其刷新速度必然很慢。增加一个外部中断检测两个脉冲的间隔时间，换算出行车速度。
变频器td3300通讯，读取张力、卷径数值，如图3所示。
5张力变频器调试
5.1参数设置
为保证参数的准确性，将艾默生td3300-4t0220g工程型矢量变频器参数初始化，恢复出厂设置。控制方式选择f0.02=1(闭环矢量控制)检查编码器是否正常。fb.00=600；按运行键，查看运行是否正常。如果变频器只在2hz左右工作或启动过流，显示电流很大。则可能是编码器接线错误、每转脉冲错误、编码器的方向反等原因；如果是低速运行正常，高速过流则可能是编码器的联轴器松动高速打滑的原因。设定机械传动比：
f1.00=1(一定要准确)。电机调谐：按照电机设定电机参数。电机调谐时必须断开电机与负载的连接。调谐过程是自动完成的，如果调谐时电机长时间不能转动起来，说明电机参数严重不符或电机有故障。重新输入电机参数或更换电机。电机方向确认：一般定义为fwd控制时电机的运行方向为实际需要的方向。惯量调谐：将电机与负载(减速系统)断开(空载)调谐。
用默认参数调谐。完毕后将加减速时间1设为20秒，惯量自学习转矩设定1设定为10%，惯量自学习转矩2设定为20%，再进行调谐。完毕后，参数自动保存在fc.09——fc.12中。记录fc.09——fc.12的参数值，将fc.09——fc.12参数清零，待初调系统稳定后再输入。
5.2张力控制试车
不挂纱测试整车按钮动作是否正常，并排除故障。通过触摸屏输入初始卷径、设定张力；查看触摸屏显示数值是否与变频器显示的数据一致。上纱。设定张力值为1000；启动主变频低速运行；上轴；手动将纱线绕轴一周并绷紧纱线；启动张力变频。查看张力是否合适。停车。修改设定张力。重复3至5步。直到满足工艺要求(注意：修改张力一定要停车)。
5.3输入参数fc.11材料惯量补偿系数
fc.11用来补偿系统加减速过程中克服材料转动惯量所需的额外转矩，设定参数应为材料密度与卷轴长度的乘积，材料密度的单位为千克/米，卷轴长度单位为米。实际操作时输入计算值的1/3，并根据系统运行情况调整。本系统输入fc.11=200.
注意：此参数输入后有可能导致卷轴反转，手动调整此参数可避免反转。
5.4调试中出现的问题
(1)惯量调谐电机不转：惯量自学习转矩设定1与惯量自学习转矩设定2数值偏小，适当加大即可。
(2)系统低速时抖动：浆纱机开车过程中在操作工整理纱线、换轴时不准停车，而是运行在一个特定的爬行速度。此速度主变频运行在2hz以下。此时张力变频器工作在开环张力转矩模式不满足张力变频器工作条件。由于速度很低纱线行走长度有限，经用户确认不影响整体工艺要求。
(3)换轴时加张力绷断纱线：此故障为操作工操作不当引起。换轴没有按规定按下卷径复位按钮。