西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0货期较快
校直切断机是用于将钢筋校直并切断成设定长度的设备。原有设备其校直速度仅为30m/min，随着建筑行业的不断发展，对校直切断机的生产效率和自动化程度提出了越来越高的要求。由上海交通大学和锡山市荡口通用机械厂联合研制的高速自动校直切断机其校直速度可达120m/min，生产效率和自动化程度大为tigao。随着校直速度的tigao，对控制设备的检测、控制、数据处理的实时性也提出了较高的要求。PLC以其工作可靠（MTBF为10万小时以上）并适用于恶劣的工作环境而得到了广泛的应用。但传统的PLC是单任务型的，不能处理多任务模块。PCC（ProgrammingComputerController）是近年来发展起来的一种新型PLC，它具有多任务处理能力，适合于控制功能复杂、对实时性要求高的场合。
1PCC的多任务处理原理
传统PLC是单任务型的，应用程序对系统来说仅有一个。PLC的系统软件对应用程序反复执行，每执行一遍的时间称为扫描周期，PLC的扫描周期多在1～5ms，该时间足以能识别外部的按钮、开关等的输入并做出响应，这种输入输出的延迟能被大多数的开关型控制场合所接受。在对实时性要求较高的场合，单任务控制方式显得不够灵活甚至不能胜任。
具有多任务处理能力的PCC的结构模型如图1所示，操作系统内核是具有多任务能力的标准操作系统，主要为多任务应用程序提供资源管理。模型的中间层是PCC软件包，它在操作系统内核的基础上对系统任务、多任务应用程序进行管理。系统管理模块和系统任务模块管理系统任务，所谓系统任务是指操作系统的进程。高速任务模块和普通任务模块分别管理高速任务级别和普通任务级别的应用程序。PCC软件包系统允许将用户任务（相对独立的应用程序模块）设定为高速任务级别（HS-TaskClass）和普通任务级（Task Class）。高速任务级和普通任务级又可相应划分为如下共8个任务级：HS-TaskClass1～HS-Task Class4、Task Class1～TaskClass4。其执行的优先级依次递减，每个任务级别又可设定其周期时间。例如，若HS-TaskClass2的周期时间为50μs，则系统每50μs执行一次该级别的任务模块。
图1PCC结构模型
以TaskClass1和Task Class2两任务级别为例的执行情况如图2所示。多任务的处理实际上是先执行级别高的任务，如图2中的TaskClass1，其实际运行时间是4ms,Task Class1执行完后，再执行Task Class2，由于TaskClass2的运行时间是9ms，在开始执行ask Class1到下一次执行（即周期10ms）时，TaskClass2还未运行完，因Task Class1的优先级别高，Task Class2的执行被打断，而转去执行TaskClass1，等执行完Task Class1后，再转去执行TaskClass2。图2中①表示的是操作系统时钟，图2中②表示的是系统管理所需时间。系统管理时间用于对系统任务的管理，此时间不能改变，并以10ms的操作系统时钟为周期执行。
图2多任务执行时序
应用程序各任务模块级别的设定原则是：在满足实时性要求的条件下，应尽量降低其级别，以避免CPU过载。应用程序的各任务模块对CPU的负载度按下式计算
式中：λ——该任务对CPU的负载度；
Ti——该任务的实际运行时间（ms），可由Profiler软件测定；
TT——该任务所处级别的周期(ms)。
为保证CPU可靠运行，各任务的λ不应超过80%。为了tigao实时多任务的处理能力，PCC在硬件上采用双CPU结构，一个负责与其它输入/输出模块的通讯，另一个CPU专门用于处理用户程序。
2PCC在自动校直切断机上的应用
（1）液压系统
液压系统原理如图3所示。图中1、2为双联液压泵。切断缸9下行时，电磁铁8断电，高压小liuliang泵1和低压大liuliang泵2对切断缸供油，使其快速下行。切断钢筋时负载压力升高，单向阀6闭合，仅由高压小liuliang泵1供油。切断后，泵2为跟切缸供油，使跟切缸10快速跟切及返回。阀4用于系统短时不工作时对大liuliang泵卸荷。由于跟切和落料运作几乎进行，高速切断时两缸所需liuliang均较大，故此，落料缸12采用液压泵3独立供油，以避免泵的liuliang过大和两个液压系统的相互干扰。节流阀14用于调节落料缸12的工作速度。
图3液压系统原理图
1、2、3. 电机4. 接触器系统5. SMC6、13. 保护装置7. 隔离变压器8、9. 开关电源10. 固态继电器组11.电磁铁组12. 接触器控制线圈组15. CPU模块16. DI13517. DI43918. DO43519. DO72014.手动按钮组20. 光电转换器
图4电气系统原理图
（2）PCC及电气系统
图3中电机1用于带动校直辊对钢筋校直，电机2是切断和跟切液压系统的驱动电机，3是落料液压系统的驱动电机。中间继电器组用于PCC的输出模块和液压阀电磁铁之间的隔离及信号放大，接触器组用于电机软启动、停止及速度转换。由于1、2两台电机的功率较大，为了减小电机启动过程中对电网的冲击，采用电机软启动器SMC对电机进行软启动。
PCC的模块配置如图2所示。CP774是CPU模块，也是PCC的核心模块。DI135是高速计数模块。校直辊在校直钢筋的带动光电型位置传感器，位置传感器的信号经光电转换器放大整形后送入DI135模块，对被校钢筋长度进行检测。DO435是直流输出模块，其输出触点控制中间继电器，中间继电器输出触点控制电磁阀的动作。DO720是交流输出模块，其输出触点控制交流接触器的控制线圈，通过交流接触器实现对三台电机的启停控制及校直电机的高低速控制。DI439是输入模块，手动按钮主要用于系统的调试。PanelWare是与PCC配套的人机交互设备，通过RS232通讯电缆与PCC交互信息。通过PanelWare的面板键和显示屏可设定被加工钢筋的规格、切断长度、切断根数等。
PanelWare的人机交互程序在PanelWareStudio的开发平台上开发，主要是人机界面的设计、输入设定参数、设定并读取控制键等功能。PCC的编程采用Pg2000语言，Pg2000语言是一种类似C语言的编程语言，它结合了C语言和Pascal语言两者的优点。C语言的大部分语法规则都适用于Pg2000语言。由于PCC的系统软件支持多任务处理，本设计中按工艺流程应实现的控制功能将整个控制过程划分成14个任务模块（程序模块），其中主要有参数读取模块、自动切模块、自动跟切模块、自动落料模块、自动停车模块、速度控制模块、连续切控制模块等。这14个模块根据实时性要求的不同，又划分为三个任务级别。由于自动切模块除了控制切刀的动作外，还负责接收计数器计数值，将其设置为任务级别高的任务模块，其执行周期短，从而将计数误差控制到小限度并及时控制阀的动作。而读取参数模块是读取操作人员输入的加工参数设定值，对实时性要求较低，可以将其设定为低级别的任务模块，加大执行周期，以减轻对CPU的压力。
3结束语
具有多任务处理功能的PCC是近年来发展起来的新一代PLC，它不仅适用于小规模的控制，更能胜任复杂的对实时性要求高的控制场合，其趋势是系统的可扩展性和对现场总线和网络的支援也在不断增强，随着规模的不断扩大，多任务处理能力越来越显示出生命力。采用PCC控制的自动校直切断机其校直速度tigao到了原来的4倍，除生产效率大幅度tigao外，其性能、易操作性也有较大的改善。
可以说，主电路的所有部件，都是直接并联（或者说是“挂在”）直流母线上的，如图1所示，常规小功率机型，大致有a~e等6部分电路并接于p、n直流母线，中、大功率机型，只有直流制动电路，需在变频器外部接入。
a~e等6部分电路中的任一部分出现短路故障时，都会直接造成p、n端点的电阻变化，同理，当测量其它无故障电路时，也会因故障电路的“牵连”，使正常电路（被无辜）表现出“短路”的故障现象。
在故障检修过程中，遇有这种现象，要沉思一下再动手，避免对无辜元件的大拆大卸——如对一体化功率模块的拆卸，有可能造成器件的损坏！
图1p、n直流母线电路示意图
当电路中的开关管出现短路故障时，因开关变压器初级线圈的直流电阻值近于零，和电流采样电阻一般小于1ω的原因，开关管的漏、源极相当于并联于p、n端，
1、若此时用的电阻挡直接检测p、n两点，会得到p、n之间存在直流短路的故障判断；
2、检测整流管d1~d6的正、反向电阻值，是相等的，有可能得出整流模块不良的误判；
3、检测u、v、w输出端与p、n端之间的正、反向电阻值，发现其正、反向电阻值也是相等的，都与正向电阻值接近，也易得出逆变模块损坏的误判；
4、此时若凑巧是检测c1、c2的两端，则易得出c1~c5电容元件可能短路的误判。
曾有检修人员，接手变频器后，先下手检测u、v、w输出端与p、n端之间的正、反向电阻值，发现皆为较小的电阻值，且无正、反向特性，贸然拆下一体化模块化，才后悔莫及，一体化模块是好，原来仅为故障仅为开关管vt01短路，由此造成较大的经济损失。这种低级错误，一时头脑发热，也是可能干得出来的。
如果细心一点，对挂于p、n直流母线的各部分电路，能有个大概认识，并细心分析检测结果，结合故障概率分析，当不难得出准确判断。简要分析如下：
1、电容击穿短路后，往往炸裂迸飞，或严重溅液，观察外表正常而存在短路故障的可能性不大；
2、由短接制动电阻连接端p1、pb造成制动开关管vt0损坏的可能性也不大，万一出现后，vt0的炸裂也容易目测获知；
3、由整流和逆变电路中元件损坏造成的短路故障，有一定的故障比例，往往表现器件严重短路，正、反向电阻值均接近于零。出现正、反向电阻值相等，且等于正向电阻值的情况，基本上是不可能的。尤其是六只整流管或六只igbt全出现一样的测量结果，这反而可以得到另一种判断：整流电路或逆变电路，肯定是好的！
4、外观未能目测到好坏，但出现短路故障可能性，其中概率大的，当属开关电源电路中的开关管vt01了。当其出现短路故障时，因l1、r3的限流作用，有时并不出现炸裂现象。
测量p、n母线中任一电路出现短路故障时，要想到其它并联电路对测量电路的影响，以故障概率和先易后难原则，逐渐排除掉正常电路，找到故障元件。
一概述
钢帘线主要用于汽车轮胎生产，随着汽车工业的迅速发展，钢帘线市场前景被看好。02年至今，江苏、山东、辽宁以及湖北等地一直在兴建和扩建钢帘线生产基地。通过对前期引进设备的消化和吸收以及国内机电技术水平的tisheng，目前钢帘线的生产设备如直线式拉丝机、中丝热处理设备、水箱拉丝机、合股成绳机以及外绕机都在逐渐国产化。为适应日益激烈的市场竞争，tisheng设备性能，降低设备成本，寻求创新型解决方案就成为设备商和终生产厂家的重要关注点。
二工艺要求及控制系统组成
中丝热处理是对半成品钢丝通过热处理正火,消除钢丝在拉拔过程中产生的加工硬化，它是一种连续加工工艺，示意图如下：
工艺要求：
1、对于一定直径（d）的半成品丝，牵引速度（V）要保持恒定，即d/V值恒定。
2、牵引轮和收线轮之间的半成品丝的张力（F）要保持恒定。因为收线轮采用中心收卷方式，应该进行张力锥度控制。
厂家条件：
1、为控制成本，厂家只提供时序逻辑控制信号，不提供如张力反馈、电机编码器等信号。
2、供应商产品必须有在国内拉丝机企业两年以上成熟应用经验并提供解决方案。
分析：如果不考虑上述限制条件，上述工艺通过一个非常普通的中心收卷方案就可以解决。因为艾默生有专门针对此类工艺的TD3300张力控制专用变频器，可是TD3300变频器三种张力控制方式所要求的条件（张力反馈信号或张力开环闭环矢量转矩模式）均不具备。为此，我们为厂家提供了如下的解决方案，并得到了厂家认可。
如上图，根据驱动轮稳速精度要求，选择了EV1000变频器。整个工艺的难点在于收线轮的张力控制。根据收卷轮运行频率范围（60Hz~5Hz）以及半成品丝的张力控制精度要求（±20%），决定采用TD3000变频器直接进行转矩控制，转矩设定指令由PLC根据用户的设定进行一系列计算之后给出。而根据工艺要求的PLC点数以及程序容量与计算速度，决定选用艾默生新推出的EC20-BRA2012PLC。
三控制原理
1、半成品钢丝收线速度控制
由于EV1000变频器运行稳速精度<±1%的额定同步转速,完全满足工艺对速度控制精度的要求，只需要根据线径就可以计算出所需设定的变频器频率。
2、半成品钢丝收卷张力控制
张力控制是通过变频器与PLC配合来完成的，其控制思路如下：
卷径计算
由于有排线器装置，排线器从一边运行到另一边时会产生一个换向信号，我们将此信号传递给PLC，一但PLC检测到此信号，则认为卷径发生变化，具体计算关系如下式所示。
式中n表示收到第n个排线换向信号，Dn表示第n圈时的卷径，D0表示空卷时的卷径，d表示线径，而k表示卷径校正系数，一般由经验获得，和线径相关。上述公司经过实际验证，和实际情况比较吻合。
张力计算
处于成本考虑，我们没有为PLC配置模拟输入和输出模块，而是巧妙地借用了变频器的模拟输入输出口以及PLC标配的RS485通行串口来实现张力的设定。用户将张力设定电位器连接到变频器模拟输入AI1，变频器自身只是采集该模拟量值，但并不对该模拟量进行任何处理，PLC利用内置的标准通信函数与变频器通信，读取模拟量输入值，转化为张力设定值。在此处需要注意的是根据变频器串口通信协议，PLC读入值0~2000代表变频器AI1口电压输入值为-10V~+10V。
根据工艺要求，随着卷径增加（满卷与空卷之比可达4：1），收线张力必须按一定规律减小，否则会发生外层丝勒到里层中去，导致缠丝现象。PLC根据下面公式来进行张力锥度公式进行计算：
式中，F为实际设定张力，F0为电位器设定张力，D0为空卷卷径，D为当前卷径，k为锥度校正系数。其趋势图如右边所示。
设置了相应的密码（PLC可提供3级用户密码权限）。保护用户程序的私密性。
转矩计算
基于上述卷径与张力的处理，我们可知收卷处所需要的转矩为
可以计算出需要设定的转矩百分比，通过通信直接写入变频器功能码中就可以了。
四运行调试
这种设备运行耗费大量的电能，调试会浪费昂贵的金属线材，用户一般不会给设备厂家提供较长的调试时间，这就需要我们在正式调试前做大量而仔细的工作，确保一次成功。
1、仔细检查线路图，确保强电与弱点接线正确，尽量遵循变频器与PLC用户手册给定的走线方式。
2、因为EV1000和TD3000都具备电机参数自学习功能，特别是TD3000，因为运行在开环矢量转矩方式，一定要进行自学习。
3、在正式调试前，将PLC与变频器通信程序调通，确保读取与写入参数正确。
4、验证PLC的脉冲记数功能。
5、对PLC各计算子程序进行验证，确保计算无误。
6、按照工艺要求，认真分析各时序逻辑信号，做出正确的程序。
经过上述仔细准备，调试起来非常顺利。
五系统优点
在和用户充分沟通、了解工艺要求与原理的基础上，结合艾默生公司工控产品的功能和特点，实现了极高性价比的中丝收线系统，这套系统具有如下的优点：
1、系统电气配置非常简洁
一般带张力控制的收放卷系统，不是设计成带张力反馈的张力闭环控制系统，这种情况下用户需要张力反馈信号，会增加机械和电气成本，就是让矢量控制变频器工作在转矩模式，这种方式对变频器性能要求比较高，必须加装电机编码器，也增加了设备成本，并且编码器安装也费工费时。通过对收线设备的技术要求进行分析，确认TD3000变频器开环矢量转矩模式的转矩控制精度完全可以满足设备要求。当然这和TD3000先进的矢量控制算法是分不开的。
EC20系列PLC的标准配置非常丰富，它标准配置了两个通信口，其中之一就是RS485接口。在无需增加额外成本的情况下可以和变频器建立高效的通信。由于标配的通信功能，为系统节省了一个模拟输入模块和一个模拟输出模块。
2、系统调试简单易行
在小型电气控制系统中，设备间通信的调试都是一个难点和重点。但艾默生EC20-PLC自动集成了艾默生变频器通信协议，通信非常简单，只需一条指令就可解决问题。以设定变频器运行频率为例，步骤如下：在工程管理器中的通信设备连接项的变频器连接表中设定变频器地址，型号，厂家，协议。直接利用如下指令即可：
—[ FRQ 2 D0 M0D2 ]
其中，2表示对当前地址为2的变频器进行通信，D0存放要设置的频率，M0和D2都是反映指令执行的饿状态。
3、系统的可靠性很高
艾默生变频器很早就进入钢帘线行业，并针对钢帘线行业变频器使用环境进行了专门的改进，有着很好的环境适应性。
一般钢帘线工厂都有自建的电厂，和标准电网质量相比，电厂发电质量不好，我们在变频器输入端设计了特殊的处理电路，能够有效容忍电网质量一定程度的下降。变频器适应电网电压波动范围大，如TD3000电网电压波动范围在额定输入电压的±20%。
针对钢帘线多粉尘的潮湿环境，艾默生工控产品（变频器与PLC）的所有单板及器件引脚都进行三防漆的处理，采用独立的散热风道，更有效地降低金属粉尘的影响。
六：结束语
高性价比系统的设计必须建立在对生产工艺流程的了解之上，必须建立在对变频器和PLC性能与功能特点的熟悉之上，两者的紧密结合，才能为客户提供极具竞争力的解决方案。
TD3000变频器先进的算法，较好的开环矢量转矩控制精度是整个系统的关键所在。
艾默生推出的EC20PLC经受住各种环境的考验，充分验证了艾默生工控产品高度的可靠性。