西门子6ES7222-1EF22-0XA0保内产品

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 引言

　　拉丝机是金属加工行业主要加工设备之一，主要是将粗线加工成各种规格细线，一般由放线、水冷、收线等部分组成，其中电气传动部份主要由拉线电机和收线电机实现。通过PLC来实现拉拔速度设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。通过变频器来控制电机的转速。

2 直进式拉丝机变频控制系统

　　该直进式拉丝机主要对精轧出来的不锈钢丝进行牵伸，设计的工艺要求为：（1）高拉丝速度18m/s；（2）加工品种主要是进线Ф6mm→出线Ф2mm（3）停车不能有断头（紧急停车除外）。

　　直进式拉丝机是拉丝机中难控制的一种，由于它是多台电机对金属丝进行拉伸，作业的效率很高。不像以前经常遇到的水箱拉丝机和活套式拉丝机，允许金属丝在各道模具之间打滑。由于比较容易在作业过程中拉断，它对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。本系统共有六个的转鼓，每个转鼓由一台变频器控制并带有机械制动装置，和一个收线电机。每个转鼓之间安装有用于检测位置的气缸摆臂，采用位移传感器可以检测出摆臂的位置，当丝拉得紧的时候，丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂内移。

3 控制工艺原理

　　该直线式拉丝机控制系统主要分为：点动、联动、加速启动、自动工作和刹车五部分组成。

1）             点动：点动分为前转和后转。当踩下点动脚踏开关时，所选控电机以固定的转速运行，使每个转鼓上的线绕紧。

2）             联动：联动分为前联和后联。台转鼓没有前联，第六台转鼓没有后联，中间四台转鼓前联和后联都有。当踩下前联开关时，所选控电机及之前的电机一起转动绕丝；当踩下后联开关时，所选控电机及之后的电机一起转动绕丝。当联动时，电机以某一固定速度旋转。

3）             加速启动：加速启动与联动类似，但没有前后之分，当按下加速按钮时，所选择电机及之前的电机加速启动到设定的速度。

4）             自动启动：当把线全部绕到转鼓上时，按下启动按钮，所有电机一起加速启动，通过PLC里面的PID来调节各个电机的转速，保证在高速运行的状态下不会拉断丝，直到速度达到设定值，收线机也一起运行。当按下停止按钮时，所有电机减速停止。

5）             刹车及急停：当停车状态下，为了防止断线，所有转鼓不允许转动。当在运行状态下，如果发生断线，所有的转鼓要立即停止，防止发生意外。

4 控制系统介绍

    控制系统上位机采用和利时HT6600C系列触摸屏，下位机CPU选用和利时LM3109PLC控制器，上、下位机之间通过RS485进行通讯。通过逻辑编程处理来自触摸屏以及按钮、传感器等信号，控制6台变频器。图3为控制系统配置图。

图3 控制系统配置图

4.1可编程控制器部分

　　本系统采用HOLLiASLM系列PLC控制，配置1个CPU模块LM3109、1个16通道数字量输入模块LM3212、1个8通道数字量输出模块LM3222、1个8通道模拟量输入模块LM3313和3个2通道模拟量输出模块LM3320。

1）CPU模块：LM3109模块的额定工作电压为AC220V，自带40点I/O，提供24路DC24V输入/16路继电器输出。具有1个RS232和1个RS485通讯接口，支持专有协议（仅RS232）/ModbusRTU协议/自由协议。

2）数字量扩展模块：LM3212模块是16路数字量输入处理通道，主要完成数字量信号处理，数字量输入信号的额定工作电压为24VDC。LM3222模块是8路数字量输出处理通道，主要完成触点型数字量的输出处理工作，输出额定负载的电压为24VDC或220VAC。

3）模拟量扩展模块：LM3313模块提供8通道模拟量输入通道，输入范围-10-10V电压信号和-10-20mA电流信号可选，主要完成现场模拟量的输入、采集与处理工作。LM3320模块有2路模拟量输出处理通道，输出范围0～10V电压信号或0～20mA电流信号，完成模拟量信号的输出工作。

表1为系统I/O分配表。

4.2 监控部分

　　上位监控部份采用和利时HT6600系列触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏上可以进行参数设置、电机启停控制和显示转速和故障等信息。图4-图7为触摸屏部分监控画面。

5 结论

　　采用和利时可编程控制器、和利时的触摸屏以及变频器，为直线拉丝机设备提供了机电一体化的系统解决方案，可进行点动、联动和自动控制，提高了拉丝机的自动化程度。控制系统提供非常高的运算速度和控制精度，保证了拉丝的质量，具有很高的可靠性和性能价格比，在保证质量的大化的降低生产成本。

1. 引言

　　当前很多简单的逻辑控制设备都采用单片来实现，但随着现场环境的日益复杂化，单片机受环境的干扰也逐渐提升，造成设备的运转不稳定。这里就以LED霓虹灯焊接机为例，焊接过程容易导致错误判断LED的好坏以及焊接质量的降低。因为霓虹灯为一串的LED串联焊接，只要有一盏LED损坏。要么花费较大的人力来返工，要么造成整条霓虹邓的报废。这里就针对该设备改造为PLC的控制。根据控制方式，主要介绍控制的重点部分内容。

2. LED焊接设备介绍

　　LED焊接设备的工做原理如下所释。

　　LED供料转盘：

　　有一个LED供料盘，共16个工位;震动盘提供原始焊接LED到转盘;开始有做引脚处理的工位，以及极性的调整工位。这些工位为凸轮控制。从LED检测好坏开始，由PLC来控制。PLC控制汽缸来实现动作是否执行或者关闭。LED开始的工艺如下：

　　由LED的判断好坏，决定工序走哪个过程。LED正常时的工序在每个工位中都有执行汽缸。在LED转盘的凸轮控制轴上安装有检测光电输入。

　　还有一个供导线的转盘，从导线进入到焊接点有14个工位，这个在初始化时，必须先裁剪好14段导线，并移位到焊接工位。在凸轮转轴上安装有计数输入开关。做移位的计数，在距离焊接工位第7个工位是做安装工字塑胶。工字塑胶主要是防止引脚接触。再移动4个工位，安装热缩管。到此处。PLC控制汽缸完毕。送工字塑胶与套管工艺如下：

　　原有的机械设备是采用整合的单片机控制箱控制，总共控制8个汽缸，来完成LED的检测，修脚，焊电阻，焊接导线直到封装完毕。其他单元由凸轮来控制传动。但在正控制过程中，往往会因环境的因素，干扰单片机，使得动作出现问题，从而导致产品不合格率提高。影响效率。就这里我们采用台湾永宏PLC对单片机控制进行改造。PLC的抗干扰能力比单片机好，对环境的适应能力也很好。在成本上，简单的开关量控制与单片机相差不大。PLC的程序编程比单片机灵活，对程序的修正等更好的做修改。

3. 永宏PLC简介与PLC选型

　　永宏PLC有17年的历史，在台湾由一群技术人员专门研制与开发。硬件上整合为一块SoC芯片，集高速计数器，高速脉冲，多通讯端口以及中断控制等为一体，是的产品的性能与稳定性在小型PLC中独立一帜。

　　永宏PLC主推FBs系列，有经济型FBs-MA,高功能型FBs-MC和NC定位型FBs-MN3个档次PLC。根据不同的应用场合，客户可以选择不同档次的PLC来实现设备的控制要求。

　　在这里我们改造的设备主要控制汽缸的打开与关闭，为简单的开关量控制。我们选择经济型主机。因为有8个汽缸阀门控制。输入点有启动与关闭，以及3个检测输入。选择FBs-24MAT机型，外部接有中间继电器。I/O配置如下表

4. PLC程序控制

　　4.1启动与停止控制要求。

　　在启动中有启动按钮X3，为常开状态，按下按钮即可启动电机。另有停止按钮X4，状态为常闭状态。要求停止按钮在设备停止运转时可以实现点动输入程序控制如下图。

图4.1 通讯线接线示意图

　　4.2LED检测输入程序。

　　LED检测方式是通过机械结构来点亮LED来判断LED的好坏。这是再配合外界电子线路向PLC的X0提供一个开关信号。LED亮，有信号输入，判断为好的LED;LED不亮则判断为坏的LED。这时工作的重点是要将LED的好与坏位置记录起来，以现实下一步的动作。

　　如果好的LED将在下一步切脚、供助焊剂和送电阻焊接;若坏的LED则切脚等动作不动作;知道转动LED供料盘到吹废料工位时，实现吹废料。

　　记忆LED好坏使用对位写入指令。即若是好的LED对寄存器WM16写入1，则为0。因为凸轮控制在转动时要考虑其位置，根据X1的导通与关闭时序来判断。X1有导通240度角，120度角为关闭状态。通过上下缘来控制LED好坏置位的时间和位移的时间。程序如下：

图4.2 一般数据链路程序

　　在LED检测正常时，FUN41将对WM16进行置位。在电机带动下，X1来判断位置，当到X1为ON时，一个LED检测将向左一个移位。再进行下一个LED检测。这时LED检测信号将有M16送至M17。M17的状态将有M16来决定，以此类推。因为吹废料状态正好是置位为0时才吹料。M21去反状态。

　　将以上中间继电器直接送至Y点输出，即可以实现汽缸阀门的控制。但在机械结构上要求吹废料时汽缸顶起只能保持一段时间。因为LED在一下个LED送料时要转动，此时吹料顶起汽缸要下来。经过调试，顶起吹料汽缸保持0.4秒，可以保证废料被除掉，以及LED送料转盘转动不卡住。

　　4.3 导线转盘的离合控制。

　　当检测到有坏的LED时，在吹料工位时，将吹掉废料，这时将有一个工位是空的。这时当空工位移到焊接焊接导线工位时，导线转盘必须要离合，等待下一个LED的到来，才能焊接导线以及转动开始的焊接工作。转盘离合控制程序如下：

　　M10信号来之吹废料，在有吹废料时，M10导通，这时对D50的位写入“1”，表示要离合气缸。在间隔一个机械工位后，若无LED，则这时离合气缸。

　　4.4 送工字塑胶与套管控制。

　　其中在导线转盘中送工字塑胶与套管的原理，重点也是要采用FUN41来记录移动工位数，开始送工字塑胶与套管，主要输入信号来自X2的计数输入;计数在14位后即送工字塑胶工位。在过4个工位位送套管工位。因为这里送导线转盘有焊接肯定会计数，若是废料则离合，直接对X2信号做处理。简单程序如下：

　　这里注意的是采用32位寄存器，因为从开始计数到送套管工位时为18个工位。

5. 结束语

　　通过上文，主要对常规的LED成型设备作改造，在复杂的设备中还会涉及到分段的问题。本章节重点讲常规控制要领，其他额衍生功能，读者可以在这个基础上进行添加。这里不再做介绍。