西门子6ES7214-2BD23-0XB8功能参数
6.1展望
由于时间和条件的限制，系统的设计有很多方面需要改进：
1)在PLC和组态王通讯过程中，由于实验室设备和条件的限制，在通讯方式上只能采用RS-232通讯，但是如果在现场系统通讯中可以考虑采用RS-485接口。
2)在本系统中，PLC与上位机的通讯固然重要，但是电机测量的有些参数必须通过数据采集系统传输到上位机，但是怎样能在组态界面上显示出来，是一个非常重要的问题。在系统组态界面上，电流、转速等没有显示，考虑通过板卡传输过来，首先把板卡插到工控机的主板上，与外部智能仪表相连，并且在组态王工程浏览器中新建板卡，并且选择对应智能仪表的型号，这样数据就可上传。方便组态实时监控。
3)在此课题设计中，由于时间及条件的限制，只完成了系统设计的主要部分，在电机实际测试中，还必须要有对电机性能的评判，这就需要用到电机测试专家系统，对电机性能进行诊断。专家系统包括知识库、推理机、数据库等组成。
4)在实际试验中，要实时监控PLC的工作状态，可采用VB6.0实现组态王软件实时监控可编程控制器PLC。一般采取的方法是：利用VisualBasic提供的串行通讯功能,实现与可编程控制器PLC之间的通讯,再利用VB的DDE功能完成组态王与VisualBasic之间的动态数据交换。 这样就把从可编程控制器PLC采集到的外部信号通过Visual Basic间接动态地显示在组态王界面上。结构框图如下：
数字信号处理、系统辨识、专家系统是以后电机测试的发展方向，随着电机种类的变多，功能增多、加强，对电机的测试要求也越来越高，而这些分析方法对电机的状态有深入的分析，获取的信息大大增加，能够发现传统方法所不能发现的问题。
我国的电机试验系统的研制会慢慢走向成熟，对高压电机、微特电机系统测试将更加智能化、自动化。
6.2 结束语
本系统利用低压机组成功实现了10kV高电压电机的负载试验，由于时间和条件限制，虽然没有在实际中得到现场测试，但是，此系统设计完整，包括软件和硬件，构成了一个智能测试系统。工控机作为上位机，提供了良好的人机界面,进行全系统的监控和管理,PLC作为下位机执行可靠有效的分散控制,并且成功的实现了组态王和三菱PLC之间的正常通讯，按照我们设计的空载和负载软件流程图在组态界面上模拟了PLC对主回路的控制，动画效果和顺序控制良好。
在设计过程中，无论从硬件选择和软件编程方面，都出现了或多或少的问题，主要源于工程经验不足，考虑问题不周全，加之工作现场条件有限，可供参考的文献资料缺乏。经过反复修复和调试，达到了预期的目的，基本上完成了所选课题的任务。
在本课题的设计过程中，理论和实践两方面的分析问题、解决问题的能力都得到了锻炼和提高。由于时间和作者水平的有限，论文中必然存在不足之处，敬请老师批评指正。
用可编程序控制器(PLC)改造传统的纺织电气系统，不仅使设备运行更加可靠，维修方便，而且还能取代原设备上的硬件电路，减少维修中的麻烦，如取代开棉机电子速度继电器防噎车装置便是一例。
以西门子产S7—300PLC为例，利用其中的S-PEXT扩展脉冲S5定时器和开棉机打手轴的速度脉冲(由霍尔元件检测装在打手轴上的磁钢转速)，可以组成一个防噎车控制器。打手轴在转速正常时(假设为600r／min)和有噎车趋势速度变慢时，霍尔元件分别有图1、图2所示的波形输出。
根据图1和图2两个波形可以设计出防噎控制器的逻辑梯形图(见图3)。打手转速正常时，定时器T1的启动输入端S端上的脉冲在T1的预置时间(110ms)内有上升缘出现，所以T1的输出端Q的输出状态为“1”。在这种状态下定时器T2的输出端Q在输出一个宽度为4s的正脉冲后，保持输出状态为“0”。Q0．1的负载继电器J释放，其常闭触点使给棉电机交流接触器吸合，给棉电机工作。在打手有噎车趋势速度变慢时，定时器T1的启动输入端S上的脉冲在T1的预置时间(110ms)内没有出现上升缘，此时定时器T1的输出端Q输出一系列正脉冲，宽度为110 ms，周期小于4s的脉冲。这个脉冲加到定时器T2的启动输入端S上，因为在T2的预置时间(4s)内有脉冲的上升缘出现，所以T2的输出端Q输出的状态为“1”。Q0．1的负载继电器J吸合，其常闭点断开，使给棉电机交流接触器释放，给棉电机停止工作，从而防止了噎车现象的产生。
当今世界上精密加工技术发展很快,新的加工方法和设备层出不穷,计算机的广泛应用使精密加工技术更为普及和多样.实现精密和超精密切削加工有三种方法: (1) 采用和研制高精度加工设备;(2) 采用新的切削工具材料; (3)利用加工与测量控制一体化技术. 前两种方法成本较高,而后一种方法成本较低,具有广阔的前景.在后一种方法中,除了要保证刀具的精度、夹具的精度以及测量精度外,还有一项重要内容就是微进给机构的精度及其控制精度.笔者在控制精密磨削的研究中,利用步进电机带动滚珠丝杠作为进给机构,在滚珠丝杠确定后,步进电机的控制精度成为了主要矛盾.
1 步进电机的控制
步进电机在不失步的正常运行时,其转角严格地与控制脉冲的个数成正比,转速与控制脉冲的频率成正比.可以方便地实现正反转控制及调整和定位.由于步进电机和负载的惯性,它们不能正确地跟踪指令脉冲的启动和停止运动,指令脉冲使步进电机可能发生丢步或失步甚至无法运行.因此,必须实现步进电机的自动升降速功能.为了实现速度的变化,输入的位移脉冲指令相应地要升频、稳频、和降频这些脉冲序列,可以由脉冲源加专用逻辑电路来产生,也可以由微型计算机产生.对于脉冲源加逻辑电路构成的控制器来说,控制逻辑是固定
的,即控制电路一经固定,其控制逻辑也就固定了.
如果要改变控制逻辑和控制方案,必须改变电路结构和元件参数,而使用计算机控制,不必改动硬件电路,只要修改程序,就可以改变控制方案.且可以从多种控制方案中,选取一种佳方案进行控制和调节. 也可以用同一套系统对不同控制方案的多台步进电机同时控制.利用计算机控制的形式也很多,本文介绍PLC位控单元对步进电机的控制.
2 PLC系统组成及位控单元的工作原理
本研究所利用的PLC系统的组成包括如下七大模块:电源,CPU ,位控单元, I/ O 单元,A/ D ,D/ A 单元,如图1 所示.其中位控单元的主功能是当步进电机(或伺服电机) 与电机驱动器联结时,输出脉冲序列控制电机的转速与转角. 进给机构可以是2轴型,也可以是4 轴型. 本文采用的是前者,即滚珠丝杠的横向进给与纵向进给,如图2
所示.具体地说,位控单元实现速度以及位置的控制方法有多种,如E 点控制(单速度控制) ,如图3(a) 所示;P 点控制(多级速度控制),如图3 (b) 所示; 线性加/ 减速和S型加/ 减速,图3 ( a ) , ( b)为线
性加/ 减速,S型如图3 (c) 所示. 除此之外还有位置控制和相对位置控制等. 表1 给出了E点控制不同模式的控制码(P点与其相同) .
3 磨削加工PLC 控制原理
如图4 所示, PLC 可以控制变频器、传感器、步进电机. 总控制程序流程图如图5 所示. 其中两个步进电机是利用PLC的位控单元控制的. 在进行精密磨削过程中,横向进给将是十分重要的,PLC的位控单元能较jingque地控制步进电机的转角,从而使滚珠丝杠获得jingque定位. 由于PLC位控单元的控制方法有多种,对于磨削加工来讲,横向进给量不能大于215μm ,通过实验的方法可以找出佳方案.这里只通过一种控制方法来说明位控单元的具体应用. 首先,设置原点,利用光栅
尺粗对刀,测量出对刀位置距原点的距离. 为防滚珠丝杠出现爬行现象,工作台从原点出发,经过一段距离以后开始自动加/ 减速.此时,只要给定起始速度,目标速度,加速/ 减速时间以及位置要求值,并设
定控制码即可实现上述功能,相关程序如图6 所示. 如果假设滚珠丝杠的螺距为d ,步进电机的步距角为α°;进给速度为v (mm/s) ;行程为s (mm) ;则要求的脉冲频率(即程度中的目标速度) 为f = 360 v/αd (Hz);总脉冲数(即程序中的位置要求值) 为F =360s/da(个) .
4 结束语
PLC 位控单元具有运行速度快、灵敏度
1引言
剑杆织机是早发明和推广应用于生产实践的一种无梭织机，早期的剑杆织机选色、送经、卷取、开口、绞边等机构都是机械式，淘汰型剑杆织机只有一个电动机，一个开关箱(电气控制箱)。随着电子技术、自动化技术的迅猛发展，各织机制造厂不断地采用新技术、新材料、新工艺、提高了剑杆织机机电一体化的程度。现在的剑杆织机幅宽至少是190cm的筘幅，宽至360cm或380cm筘幅，纬纱至少是4色或6色选纬，甚至是8色或16色选纬，采用计算机控制电子选色机构，这是机械式选色机构无法比拟的。当今计算机控制的剑杆织机除了主电动机以外，至少还有5-7台各种特殊功能的微电机，分别应用于送经、卷取、开口、自动找断纬、选色、织边、剪边纱等机构。这些特种电机都是由计算机控制，剑杆织机中的计算机还担负着监测、显示各种数据的功能。剑杆织机所采用的不是过去的单板机或8位机、16位机，而是32位计算机。计算机控制的特种变速电动机或变频调速电动机在织机中的应用，实现了织机在运行中任意变速，这是织机速度控制发展的趋势，它不仅在剑杆织机上使用，而且已在其它无梭织机上推广应用。
近年来日本津田驹公司和丰田公司、意大利的SOMET公司、比利时的PICANOL公司、瑞士的SULZERTEXTIL公司和STAUBLI公司等无梭织机，普遍采用新型高速可靠的微机群或计算机系统及人机界面，具有自诊断和数据采集管理功能，实现电子送经、电子卷取、电子选纬、电子多臂、电子提花等控制。国内的无梭织机其技术水平与国外差距较大，国产剑杆织机的产量很大，但使用的技术普遍是从国外80年代的机型改进而来，大多数采用商用微机，档次不一。
可编程控制器(PLC)以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程，面向用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高。近年来，中纺机、经纬纺机、龙力机械和杭州精加工等厂家都把PLC应用于剑杆织机的电气控制，把人机界面、操作按钮、编码器、断纱检测装置、多臂机、电磁离合器、选色器等通过PLC来控制剑杆织机的动作。PLC技术的应用对提高剑杆织机布面质量、扩大织物品种、提高织机的效率、简化操作、减低消耗、减轻劳动强度等方面起了重大作用。
本文介绍以欧姆龙CPM1A型PLC及一20EDT的扩展模块为核心，构成剑杆织机电气控制系统，完成织机角度检测、可编程控制器对选色电磁铁、主离合器、慢车及找纬离合器等控制。
2SGA726型剑杆织机系统组成和特点
SGA726型剑杆织机电控系统充分采用当今先进的微电子技术和微机技术，采用欧姆龙可编程序控制器，解决现有的单片机系统无法解决的工艺差、稳定性差、抗干扰能力差、故障率高的缺陷，使整个电控系统的控制水平有了很大的提高，反映了当今国内纺机控制技术的发展方向，系统组成框图如图1所示。
电控系统角度传感器采用值式光电编码器，准确给出织机任何定位角度，PLC为模块式,可根据需要增减输入输出模块。
经停按钮和停经片等组成经停检测装置，该按钮可在织机后部控制织机停车，拔出后用于织机调试。
(1) 开车按钮:当筘座位于起动区(310～40度)，且所有起动条件都满足时，按此开车按钮，则织机开快车;
(2)停车按钮:如果按下时间短，织机停车，并自动回转到330度，如果按下时间较长，则织机停车后不回转。回转过程中按此按钮则织机立即停止回转。若按住此按钮不放可封锁一切操作;
(3) 点动按钮:按住点动按钮织机则慢车正向转动，当有些故障发生时可用点动按钮复位。
(4)回转按钮;当筘座位于回转区(330度～260度)时，按此回转按钮，织机则慢车回转至330度，同样回转过程中按停车按钮，则织机立即停止回转;
(5) 正找纬按钮:按此按钮，多臂机带动综框正向找纬;
(6) 反找纬按钮:按此按钮，多臂机带动综框反向找纬;
(7) 急停按钮:按住此按钮,可切断电柜电源;
(8) 用一油压继电器检测织机油路系统油压情况。
2.1 主要电器
机上系统包括传感器7只、抬纬电磁铁1只、主电机、风机、慢车电机、储纬器、主离合器、制动器、慢车离合器、找纬离合器等。
2.2 控制电源
三相交流电源首先接入自动空气开关QF，其保护电流是20A，电源变压器提供二组交流21V电压，一组全波整流滤波后，产生直流24V电压，用于主离合器、慢车离合器线圈、光电编码器和报警灯电源;另一组交流21V半波整流后，用于正常低压制动;交流220V半波整流后，对储能电容器进行充电用于高压制动;电源变压器输出的交流110V经全波整流后用于找纬离合器线圈，交流110V还用于交流接触器线圈驱动;变压器输出交流15V经全桥滤波、7812稳压后，用于纬纱检测器、液晶显示器、传感器驱动。电机起动按钮和关机自锁按钮串入主交流接触器KM1线圈电路，KM1控制主电机、风机和慢车电机。慢车电机正反转KM2、KM3接触器接在主交流接触器KM1后，线圈由PLC控制。三只电机主电路各接入一只热继电器实现过载保护。织机主电路如图2示。
2.3 传感器和执行器件的配合
值式光电编码器通常安装在织机主轴快车端上，以便检测出织机控制所需的任何角度。设计时把编码器改至剪刀轴上，有效减少了编码器的震动和不必要的损坏。慢车和找纬离合器上装有二只接近开关，一只为PXsm，当慢车离合器啮合时，禁止织机启动快车;另一只为PXpf，当找纬离合器脱开时使慢车离合器啮合，在找纬过程中封锁开车按钮、慢车按钮，找断纬过程完毕后使慢车离合器脱开。织机的引纬方向有一只纬纱检测器和一只抬纬电磁铁，在运动过程中以及倒车过程中抬纬，以排除不正常引纬。
3PLC控制
3.1 断纱检测
织机的定位停车位置，由MPT001-C中文人机界面上设定，PLC根据值式光电编码器的角度而实现,无须机械安装定位停车开关。
断经信号由经停片直接通过导线传给PLC，PLC根据用户设定的断经停车角度(MPT001-C中文人机界面上设定)和值式光电编码器的角度信号实现定位停车。经纱品种不同时，通过调节PLC对停经片的灵敏度，可以准确实现定位停车，有效提高产品质量。
纬纱信号经过处理电路分两点(断纬、重纬)进入PLC，无须选纬传感器和定位停车开关，PLC程序将会根据用户设定的断纬、重纬停车角度和值式光电编码器的角度信号实现定位停车。
3.2 编码器连接
值式光电编码器轴旋转时，产生与位置一一对应的代码(二进制、BCD码等)输出。从代码大、小的变更，即可判别正反方向和位移所处的位置，而无须判向电路。它有一个零位代码，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置的代码，并准确地找到零位代码。一般情况下，值式编码器的测量范围为0～360度，但特殊的型号也可实现多圈测量。本编码器的出口端引出10根线，其中2根分别接24V和公共(COM)端，其余8根不同颜色的线和PLC输入端的前8个端子即(00000～00007)相连接，利用剪刀轴带动编码器所转的角度传给PLC，再由PLC传给显示屏，这样就可以通过人机界面准确把握织机的停车角度、织机的转速、纬检开始角度、纬检结束角度、经停角度、纬停开始角度等。
3.3 可编程控制器(PLC)I/O接线
PLC的主体由CPM1A(30点输入输出)和20EDT晶体管扩展模块(20点输入输出)组成，CPM1A可编程控制器有两排进口端子和两排出口端子，分为上下两层，由一根通讯线连至显示屏，以监控织机的运行情况。图3示出PLC输入/输出接线图
PLC输入点00000～00007接编码器8根输出信号线，输入点00008与纬纱检测器输出ws相连，接收纬纱检测器的给定信号，00009点和手轮保护开关hw相连。为了及时检测接近开关和找纬接近开关的工作情况，把00010和00011点分别用来反映慢车接近开关和找纬接近开关的动作情况，所以把这两点分别接至织机的慢车接近开关(sm)和找纬接近开关(pf)。慢车和找纬接近开关动作情况通过PLC传到人机界面上，维修人员可以在织机突然停止情况下及时了解织机系何种原因停机。00100点和油压信号sp相连接，当油路出现故障时，PLC接收到sp信号，显示屏上即显示油压低的警告。00101点与经停开关(js)相连，当织机在正常开车时，一旦经停开关(js)动作，织机立即停止工作。根据操作需要，利用PLC的00102点和快车按钮相连接，00103和慢车按钮相连接，00104和点动按钮相连接，00105和回转按钮相连接。晶体管扩展模块输入点00200、00201、00202分别连接正找纬、反找纬和急停按钮。这样，横档操作面板上所有按钮都通过PLC控制织机运动。扩展模块输入点00203、00204、00205分别连至人机界面上的运行编程、上移纬和下移纬按钮，便于操作人员把所要设定的工艺参数通过人机界面输入到PLC中。扩展输入点00206与维修开关相连接，可以在维修时关闭PLC的动作，确保维修安全。扩展输入点00207～00209与班次组合按钮相连，方便统计每班组织机运行和生产情况。