西门子6ES7277-0AA22-0XA0详细解读
1、设计背景
从近几年的国际纺织机械展览会上可以看到：国外的织机制造商，如日本津田驹工业株式会社和丰田公司、意大利的SOMET公司、比利时的PICANOL公司、瑞土的SULZERTEXTIL公司和STAUBLI公司等，机电一体化技术经过几十年的发展，各自形成了具有很高自动化水平的电气控制系统，普遍采用新型高速可靠的微机群或计算机系统和人机界面，具有自诊断和数据采集管理功能，实现电子选纬、电子多臂等控制。而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八十年代的机型改进而来，大多采用商用微机，并且档次不一。近两年，中纺机、经纬纺机、聊城纺机、龙力机械和杭州精工等厂家都把PLC应用于剑杆织机的电气控制。本文就使用台达EHPLC为核心而构成的剑杆织机主控电气系统作一介绍。
2、剑杆织机自动化系统分析
通常剑杆织机电控部分分为电子送经、收卷和主控三部分。可见主控部分主要实现织布的功能，其控制对象主要包括主电机、多臂电机、寻纬电机、离合器等。
2.1 点动
(1) 点动的作用
调整滚轮梳位置
断经后重新开车准备
(2) 点动流程：点动流程参见图1。
图1 点动流程图
2.2 盘车
(1) 盘车的作用：手动装布
(2) 盘车流程图：盘车流程参见图2。
图2 盘车流程图
2.3 正反寻纬
(1) 正反寻纬作用
手动调整综框位置
手动调整行程开关位置
(2) 正反寻纬流程：正反寻纬流程参见图3和图4。
图3 手动调整行程开关位置流程图 图4手动调整综框位置流程图
2.4 开车
(1) 开车作用：织布
(2) 开车流程图：开车流程图参见图5。
图5 开车流程图
2.5 正常停车(手动停车)
正常停车(手动停车)流程参见图6。
图6 停车流程图
2.6 纬停测控
(1) 纬停原因：断纬
(2) 纬停测控流程图：参见图7。
图7 纬停流程图
2.7 经停测控
(1) 经停原因：断经
(2) 经停测控流程图：参见图8。
图8 断经流程图
3、剑杆织机自动化系统设计
3.1 系统组成和特点
(1)为了提高控制系统的可靠性，系统硬件以台达公司的DVPEH3200TPLC为核心，配置台达公司的TD220中文文本界面，参见图9。
图9 系统硬件
(2) I/O具体分配
(3) 电源部分：Y0~Y4 为12DCV 电源供电，Y5~Y17为24DCV电源供电。
3.2 人机界面
TD200中文人机界面是台达公司配置TD220。中文信息使操作工和维修工的工作变得方便快捷。各种织机工艺参数设定(见例1)、选纬参数设定(见例2)、生产管理数据(见例3)、
故障信息都在接口上自动显示(一当有故障时)。
例1：开车时间 盘车时间
点动时间 经停空纬否
手动/自动
盘车
纬密
例2：选纬序号(步数) 纬针 纬数(纱数)
1 1 10
2 2 4
3 4 4
4 1 2
5 8 10
6 7 6
7 5 l
………
(注:不同的PLC其可设定的工作选为序号量是不同的)
例3：当前序号(步数):5
当前纬针:8
当前纬数(纱数)：6
乙班(甲班，丙班，丁班可选)产量215m
效 率 99％
总产量1289m
4、系统软件
4.1 程序结构
结合该系统的特点对整个软件系统采用主程序、子程序、中断构成
4.2 诊断保护功能
织机的停车原因在接口上有中文信息提示，在软件上，系统自动监测电磁离合器、多臂机保护、热组件、断纬，断经、行裎开关等。并及时显示和启动保护，以确保产品的质量，避免人为因素。
4.3 参数设定功能
根据工艺要求和客户方便有针对性地画面制作这对操作人员带来极大的方便。
4.4 数据保存功能
设定的工艺参数和生产管理数据有长期保存功能。例如，选纬方式和状况需要掉电保存，织机断电时，PLC必须将织机的位置和当前投纬的序号、纬针、纱数保存起来。系统还具有甲乙丙丁四个班的产量、效率及总产量的数据保存，这对企业的管理有很大的好处。
4.5 选纬功能
软件实现电子选色替代传统的纹板选色，使可操作性大大提高。为了确保选纬的正确，在软件的编制中，考虑必须周全，也包含了一定的技巧。选纬采用间接寻址的方式，利用指标变址E确定选纬器机构选纬序号(步骤)。PLC根据织机的正车或反车，相应的寄诸器加或减。加减及加减的多少由正车、反车、计数开关结合处理
5、系统设计特点
5.1 启动迅速
打纬时，织机车就应达到或接近正常运转速度为此要高压启动。
5.2 制动平稳快捷
停车位置准确，这样有利于重新开车启动，这里就体现出相应时间快，为此我们采用中断处理。
5.3 操作方便
即有正常启，制动功能，已有实现某些特殊操作，如选纬工艺设定，点动、停手动正反寻车等。
6、系统应用
本系统已在山东聊城剑杆织机试用，系统相当稳定可靠。系统进行监测。
具有结构简单，操作方便，接口简洁，稳定可靠，成本低廉等优点，是传统控制系统的佳替代产品，并可供应用其它PLC控制系统时参考。该系统具有大批量产品化潜力，具有广阔的市场前景。
在轻纺行业中加弹机是把POY丝（预取向丝）加工成DTY丝（拉伸变形丝）的设备，早期加弹机的边缘控制系统（丝饼的成形）是由继电器回路组成的，已不能满足当今社会对产品质量的要求，有必要对原设备的边缘控制系统进行改造。由于可编控制器PLC具有可取代大量常规电器元件、功能强大、运行可靠、操作方便等诸多优点，该系统使用PLC和变频器技术来达到以前由继电器回路组成的边缘控制，把原有的一级动程改成现在的四级动程，通过上机使用效果良好，使丝饼的成形大有改变。
1、边缘控制的电气原理和原系统存在的问题
边缘控制的原理是以动程杆的起点为原点，通过动程杆离原点位移量的不同，后使丝饼的成型发生变化。其机械工作过程如下：链轮转动通过动程杆转动并使动程杆发生位移去推动摆杆来改变限位开关的状态，其中限位开关断开的位置就是动程杆的原点，链轮的转动是由边缘控制电机通过链子来传动的，以上的机械动作是通过时间继电器、中间继电器、交流接触器和限位开关等器件来完成的。原来的边缘控制是一级动程其控制过程如下：若边缘控制回路启动，这时动程杆在原点位置，限位开关断开，电机开始正转，此时动程杆开始离开摆杆，限位开关也有断开状态变成闭合状态，随着电机正转时间的增加，动程杆离原点的位移量也在增加，电机正转结束动程杆的位移变化量也结束。接着电机开始反转，电机反转时间的长短是由动程杆离开原点移位量的多少来决定的，电机一开始反转动程杆便向原点靠近，后动程杆顶到限位开关使限位开关断开，这时动程杆回到原点，电机反转也停止了。边缘控制电机的正转、反转、停止一次称为一级动程。边缘控制电机正转时间的长短，反映在动程杆上是位移量的大小，调节时间继电器设定时间的长短，也就改变了边缘电机正转时间的长短。从上分析由于在电气控制上采用了继电器、限位开关这些jingque度不高的器件，在机械上由于采用了动程杆不仅没有把反映动程时间的位移量放大，把它缩小了，根据机械和电气控制存在的一些问题，边缘控制系统在使用中主要存在以下问题，其一是边缘控制的精度不高，不能满足短的动程时间，其二是利用接触器频繁进行正反转不仅使用寿命短故障率也高使工作不够可靠，调试困难。
2.、改进方案
根据以上问题的提出，针对问题，在原来的控制系统中寻找原因所在，经分析原因是动程杆、摆杆和限位开关使用的不合理而引起。因为链轮转一圈，动程杆移动的位移量是毫米级，且动程杆、摆杆和限位开关间隙较大。这样就形成了在较短的时间内，边缘控制系统不能正常运行的原因。为了解决能在较小的动程时间内，边缘控制系统能正常运行。决定在原边缘控制中去掉动程杆、摆杆和限位开关，直接用链子和接近开关传感器来取代原来的动程原点（链子的长度足以满足电机正转时间的需要），具体解决的方法是：接近开关作为定点，固定不动，在链子上装感应铁片。这样当链子通过链轮作上下移动时感应铁片也作上下移动，设定某一点感应铁片与接近开关重合，这点来取代原来的动程原点。对于原系统中第二个问题利用接触器频繁进行正反转，决定去掉接触器，用变频器来实现电机的正、反转功能，为了预防电机在很短的时间从正转到反转在变频器上加装制动电阻。这样，由接近开关传感器，通过PLC软件处理后的开关信号作为控制变频器的输入信号，后驱动交流电机。为了使操作简单，把不同的产品所要的正转、停止时间放入不同的存储器内，通过选择开关选取不同的输入点，就能改变不同动程所需要的时间。
3、控制系统的实现
3.1主要硬件及 I/O端口的定义
对设备的改造要考虑到改造后设备的稳定运行，也考虑到设备改造的成本和今后改动的余量，根据以上二点我们选用的PLC是西门子S7—200系列的可编程控制器（CPU224），输入14个点，输出点10个点。该产品抗干扰能力强。在该PLC输入的14个点中现用9个；还有5个作新产品的输入和其它备用，在输出的10个点中现用4个点其它也作备用。本系统在器材的选择上采用抗干扰较强的产品外，还在PLC的电源上加隔离变压器，来加强系统的抗干扰能力。
根据控制对象和PLC的I/O点数进行分配如表(1)。表中外部输入端I，外部输出端Q，用来控制各指示灯和变频器。
3.2软件系统
软件设计是整个电气控制部分的关键，软件的设计应根据设备要求，确定正确的控制方法，确保动作的顺利完成。在正确无误完成动作的还必须做到必要的保护和连锁。根据设备现场的需要，确定所有的控制参数，按输入、输出进行分类；每一类型设备按顺序分配输入、输出地址，列出PLC的I/O地址分配表，每一个输入信号占用一个输入地址，每一个输出地址驱动一个外部负载；再根据上述规划来绘制系统的程序流程图，本系统的程序流程图如图（1）。
控制系统工作程序借助计算机辅助设计而成，所采用的是专为SIMATICS7-200可编程控制器PLC设计的STEP7-Micro/编程软件包。通过使用该编程软件，可简化编制应用程序的过程，本程序用梯形图编制。
4、新方案工作可靠性能稳定
本设计的方案是选取用了S7-200系列可编程控制器（CPU224）及丹佛斯VLT2800型0.75KW变频器和接近开关，取代了传统的机械式继电器控制回路，本系统自2004年7月使用至今，工作可靠、性能稳定、故障率低，由于在设置上采用了选择开关，使不同的产品可以通过选择开关选择，使系统操作简单方便，丝饼的成形明显好转。