6ES7232-0HB22-0XA8参数选型
一、引言
塑料袋的产生极大的改变了人们日常的生活。随着塑料袋需求的不断加大，塑料袋机的制袋机的自动化水平也有了更高的要求。近年来，用PLC控制的塑料制袋机由于其性能稳定、自动化程度高等优势，使其在市场中的占有率正在逐年提高。
二、塑料制袋机的基本要求
塑料制袋机应实现白袋封切和色袋封切两种功能。
1、 白袋封切，将物料封切为相同长度。
2、 色袋封切，物料上有图案，在规定图案处将物料封切。
图1 热封热切制袋机
三、解决方案：
如图1所示，一台塑料制袋机主要是由：储料装置，步进装置，变频装置，整袋装置，热封切刀及控制装置组成。主要特征是储料装置储存相应数量的原料，步进装置带动原料，变频装置带动热封切刀，整袋装置在生产固定袋数后整袋，热封切刀通过温控器控制其温度对原料进行封切，控制装置整体协调各方面动作。
本系统控制器采用台达14SS11T进行控制。这款PLC主机支持8点输入、6点输出、10kHz脉波输出，属于微型PLC，功能上完全满足切袋机的要求，经济实惠。
变频器采用台达M系列变频器。台达M系列变频器具有自动转矩补偿、滑差补偿、自动稳压等功能。在电机频繁启停的情况下可以有效的保护电机，避免启动电流对电网的影响，可以有效的实现节能降耗。
温控器采用台达DTA4848R。台达文空器具有自整定功能，温度误差控制在0.1度以内。
主要控制方式如下：
1、打开放料开关，通过储料光电控制储料电机动作，来储存定量物料。
2、打开加温控制开关，通过温控器对热刀进行加温。
3、通过步进电机带动原料动作，其中白袋封切是确定步进电机走固定步数停止来实现定长控制；色袋封切是通过检测电眼检测到相应信号停止步进电机来实现定位控制。
4、步进电机停止后，三相异步电动机带动热刀进行封切。
5、当封切设定袋数后，进行整袋。
表1 PLC端子定义
设备的工作流程如下：
四、小节
随着市场竞争的日趋激烈，用户对所需产品提出了更高的技术和更合理的性能价格比的要求。中达电通所提供的PLC以及变频器以其出色的性能完成了对产品的加工过程、加工工艺和综合性能的改造，并在工业领域中得到了非常广泛应用
原有4套钻、铣床设备，用于轻轨精整。其电气控制系统采用继电器及接触器构成，控制手段比较落后，控制效果完全取决于操作工经验和精神状态，各道工序间连贯性差，费时又费力，故障率较高且维修困难，影响了生产效率。有必要进行技术改造。PLC控制具有可靠性高、柔性好、开发周期短等优点，特别适合于机床控制和故障自诊断系统，可以大大减少继电器等元器件的数量，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而,用PLC控制系统替代体积大、投资大、耗能大的继电器是电气控制系统发展的趋势。鉴于上述原因，我们利用PLC技术对原有电气系统进行了全面技术改造。
2.系统功能
轻轨精整PLC智能控制系统包含铣床和钻床控制，实现的基本功能如下：
（1） 切换功能：可实现手动与自动控制的切换。在通常情况下使用自动档，当需要检修或调试的时候，切换到手动档。
（2）自动报警功能：发生异常情况，可随时报警。当夹紧头快下、动力头快进、动力头工进以及动力头快退四个部分中任何一段出现异常情况时，与之相应的声光报警就会动作，让现场工作人员迅速采取措施，避免或减少事故所造成的损失。
（3）自动记忆功能：配有“停车”及“继续运行”按钮。当工作过程中出现某些问题需要暂停运行时，按下“停车”按钮后，机床停止运行，各部分均停留在原处不动。再按下“继续运行”按钮，则机床继续运行。
（4）紧急停车复位功能：配备有“紧急停车复位”按钮。当在工作过程中发生异常，或中途突然停电后恢复时，按下此按钮使机床各部件回到加工前的初始状态。
为实现上述功能，需要对运行过程进行智能判断，进行相应的控制。考虑到PLC的运算功能的限制，需要加入故障诊断模块，并进行相应的显示。
3. 系统组成
PLC选用三菱公司的FX2N系列可编程序控制器实现[1]，由可编程序控制器构成的轻轨精整智能控制系统结构如下：
图1. 轻轨精整智能控制系统结构图
该系统有输入、控制运算和输出三大部分组成。
1）输入部分包括操作按钮和信号检测两部分。
a.操作按钮用来人工设置参数或进行手动操作，处理紧急情况。
b.信号检测是由传感器自动监测生产线上机床的工作情况，一旦出现异常情况，马上报警提示操作者，以进行相应的故障处理，如紧急停机处理等，从而避免事故的发生。
2）控制运算部分
控制运算部分主要由PLC来完成，由控制系统的应用软件来完成信号的输入、处理、控制输出的主要功能。
3）输出部分包括报警装置、输送和动力装置、固定装置
a.报警装置由闪烁的红、黄、绿三种颜色灯和报警铃声构成，三种颜色分别对应三种不同报警级别。绿色表示系统正常，黄色表示系统参数超范围，但仍能工作，需要进行处理;红色报警并伴随报警声音，必须紧急停机处理。
b.输送装置由PLC输出的信号控制主电路，给电机发送指令，让其自动完成原料的传送与动力传送。
c.液压装置是固定装置，由PLC控制器给定的信号，经电磁阀控制液压设备，将原料固定在某一位置，为原料加工服务。
4.系统软件设计
4.1 PLC软件设计考虑的问题
利用梯形图编制控制程序，在 PLC软件设计中要考虑以下几个问题：
（1）强电关断优先原则：在铣床软件设计中，只要控制信号中有强电关断的信号，则不管其它信号如何都要关断强电。如图2所示，只要关断信号XO2=1，则中间继电器M100 都要被关断。 （2） 动作互锁原则：有些控制不能动作，就要进行互锁。如主轴正、反转控制，图3为主轴互锁控制示意图，任何一个回路启动后必须关断另一 个回路，从而保证两者不能动作。
图2
图3
（3）顺序联锁控制原则：即有些控制要求次序不能颠倒，这就要求前一个动作常开触点串在下一个控制动作中，将后一个动作中的常闭触点串在上一动作的控制回路中，如图4所示。
图4
影响PLC控制系统的因素很多，只要我们在软件设计时充分考虑到各方面因素，就可避免出现故障，控制系统的运行就会更加稳定 [2]。
4.2 PLC基本控制程序设计
具体铣床控制功能框图如图5所示,钻床控制功能与之类似。
图5. 铣床控制顺序功能框图
4.3 故障诊断模块的程序设计
对于PLC系统，由于内存资源有限，复杂的智能诊断难于实现，为此加入了故障诊断智能模块，该模块以单片机为基础，采用C51编程，可方便实现各种控制算法。
采用故障树推理与专家经验规则推理相结合的方法，利用智能模块的I/O功能及内部信息进行故障诊断。[3][4]
（1） 故障结构分析
在进行故障诊断设计时，必须对整个系统可能发生的故障进行分析，得到系统的故障层次结构，利用这种层次结构进行故障诊断部分的设计。图6为系统的故障层次结构。
图6. 故障层次结构框图
（2）程序设计
系统故障结构的层次性为故障诊断提供了一个合理的层次模型。在进行系统的程序设计时，应充分考虑到故障结构的层次，合理安排逻辑流程。在引入故障输入点时应注意两点：
a.必须将系统所有可能引起故障的检测点引入PLC，这主要是从系统的安全可靠运行考虑，以便系统能及时进行故障处理;
b.应在系统允许的条件下尽可能多的将底层的故障输入信息引入PLC的程序中，以便得到更多的故障检测信息为系统的故障自诊断提供服务。
5.结束语
经过在线调试和工业试验运行阶段后，该控制系统已于2004年正式投入运行,运行以来，效果良好,实现了预定的控制功能要求，克服了继电器、接触器控制带来的局限，避免了原控制系统辅助元件多、故障率高、工作噪声大、控制方式单一、维护困难等问题。手动与自动切换方便，抗干扰能力强，适合钢厂生产线的恶劣的工作环境,且易于计算机通讯，实现网络监控。
本文作者创新点：将PLC和单片机结合，设计了用于轻轨精整钻、铣床设备的控制系统，并使之具有故障诊断和报警功能，系统结构简单，操作方便。