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| PLC在計(jì)量配料系統(tǒng)中的應(yīng)用 | 2020-01-12 |
| 摘要：介紹了$7-200CN通過(guò)USS協(xié)議控制MM440變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量螺桿電機(jī)頻率的控制，說(shuō)明了其是一種低成本、高性能的控制方案。 1項(xiàng)目介紹 1.1配料系統(tǒng)主要流程簡(jiǎn)單介紹 計(jì)量配料系統(tǒng)配料系統(tǒng)由三臺(tái)加料電機(jī)組成，其中一臺(tái)是主加料計(jì)量螺桿，另外兩臺(tái)是輔料加料計(jì)量螺桿。每臺(tái)計(jì)量螺桿電機(jī)的頻率都是通過(guò)一個(gè)TP170A觸摸屏來(lái)設(shè)定和顯示參數(shù)，同時(shí)主料電機(jī)、1輔料電機(jī)、2輔料電機(jī)的計(jì)量時(shí)間設(shè)定，以及每臺(tái)計(jì)量螺桿電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)都可以觸摸屏上顯示。 當(dāng)混料貯料侖中的原料低于上，主料和1一2輔料電根據(jù)工藝要求自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)主料和1～2輔料裝置、配料系統(tǒng)中都有低于下限接近開(kāi)關(guān)報(bào)警，當(dāng)配料系統(tǒng)中的原料低于下限位置時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間停止紡絲主螺桿。 1.2簡(jiǎn)單的工藝介紹 (1)機(jī)上電器及主要說(shuō)明 (2)主要控制電器及說(shuō)明 (3)各輔助分反應(yīng)釜控制(1一2輔料)當(dāng)吸反應(yīng)釜的料放空時(shí)，翻板復(fù)位，翻板開(kāi)關(guān)動(dòng)作(SQ416一SQ418)，運(yùn)行如下：吸料電磁閥得電(Yv173一YV174)，吸料氣缸換向，漩渦氣泵(M161)運(yùn)轉(zhuǎn)，一直吸到組分反應(yīng)釜料位上限開(kāi)關(guān)(SQ413一SQ414)動(dòng)作，吸料結(jié)束；吸料電磁閥失電，吹氣電磁閥(YV177一YV178)動(dòng)作，吹氣2s，放料開(kāi)始，翻板打開(kāi)，直到料放空。翻板又復(fù)位，重復(fù)上述吸料放料過(guò)程，直到翻板下面的料已滿，翻板不能打開(kāi)為止，氣泵在所有組分都不吸料時(shí)，停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 (4)反應(yīng)釜吸放料過(guò)程 當(dāng)反應(yīng)釜的料放空時(shí)，翻板監(jiān)測(cè)接近開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)料為空，關(guān)閉放料球閥，或者是球閥放料時(shí)間到才關(guān)閉球閥，運(yùn)行如下：吸料電磁閥得電，吸料氣缸換向，漩渦氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)，一直吸到組分反應(yīng)釜料位上限，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，吸料結(jié)束(或是吸料時(shí)間定時(shí)定時(shí)時(shí)間到，吸料結(jié)束)，吸料電磁閥失電，同時(shí)延時(shí)打開(kāi)球閥放料，計(jì)時(shí)開(kāi)始，時(shí)間到，放料球閥開(kāi)啟，吹氣電磁閥同時(shí)動(dòng)作，吹氣2s，放料開(kāi)始，直到料放空或是放料時(shí)間到，依此循環(huán)下一個(gè)吸料過(guò)程。 (5)混料電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 當(dāng)混反應(yīng)釜中料位低于上s0424，延時(shí)加料，時(shí)間可以由TP170A設(shè)置。并且根據(jù)工藝狀況的要求，選中的組分可以同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)(M155一M157)，當(dāng)加料達(dá)到混料上限開(kāi)關(guān)高度時(shí)，加料停止，當(dāng)料位低于混料下限開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出聲音和指示燈報(bào)警，數(shù)秒鐘后如果還沒(méi)有原料加到混反應(yīng)釜中，停止紡絲主螺桿擠壓機(jī)。 (6)主料、輔料的計(jì)量各組分(主料和1～2輔料)可同時(shí)使用，也可分別使用(根據(jù)用戶工藝狀況需要)。當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)SA412SA414置于“停止”位置時(shí)，主料和1～2輔料計(jì)量螺桿電機(jī)M155～M1157停止，置于“計(jì)量”位置時(shí)，計(jì)量螺桿電機(jī)M155～M157運(yùn)行l(wèi)min(時(shí)間可以改變，由TP170A觸摸屏來(lái)設(shè)置)，當(dāng)置于“加料”允許M155一M157計(jì)量螺桿電機(jī)運(yùn)行。 1.3控制配料系統(tǒng)主要器件 (1)變頻器由于計(jì)量螺桿電機(jī)的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，并要求有較大的起動(dòng)力矩，同時(shí)考慮到計(jì)量運(yùn)行時(shí)的準(zhǔn)確性；根據(jù)這些特點(diǎn)，此配料系統(tǒng)選用MM440。MM440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備的過(guò)載能力，能滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。具有標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口，利用MM440內(nèi)部的USS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可方便組成USS串行主一從控制配料系統(tǒng)，硬件支持高達(dá)l15.2Kb／s，可構(gòu)成滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合的低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)通訊控制配料系統(tǒng)。同時(shí)，可選的PROFIBUS—DP／Device—Net通訊模塊，實(shí)現(xiàn)了通訊的多樣性。 (2)PLC由于配料系統(tǒng)采用基于USS協(xié)議的RS-485串行總線控制方式，s7—200是可以實(shí)現(xiàn)的。此配料系統(tǒng)中選用了新型的CPU226CN，S7.200CN繼承了s7—200的優(yōu)良品質(zhì)和性能，適用于各行各業(yè)、各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化過(guò)程。s7—200CN系列的*功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，因此具有的性價(jià)比。 (3)稱重儀表HMI為了方便對(duì)配料系統(tǒng)的工藝參數(shù)及過(guò)程參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或監(jiān)控，選用了西門(mén)子TPI70A作為稱重儀表。 2控制配料系統(tǒng)構(gòu)成 2.1硬件配置控制配料系統(tǒng)硬件配置主要有電源模塊、CPU模塊、開(kāi)關(guān)量輸人模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、稱重儀表、變頻器等。 2.2配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)以上的選型，主要CPU226CN、輸入輸出模塊和觸摸屏及變頻器 2.3方案比較 同樣的自動(dòng)配料系統(tǒng)，根據(jù)用戶的實(shí)際要求，其實(shí)我們也可以用S7.300PLC和MM440變頻器再用ProfibusDP通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)完成；相比之下，此方案通訊速率明顯提高，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換更加實(shí)時(shí)，但缺點(diǎn)是成本相應(yīng)地會(huì)增加很多。3控制配料系統(tǒng)r3.1USS串行總線的硬件連接USS總線是基于RS-485的物理接口，單一的RS-485鏈路最多可連接30臺(tái)變頻器，由于其采用差動(dòng)電壓傳輸信號(hào)，具有著很高的抗噪聲能力，最遠(yuǎn)允許傳輸距離可達(dá)1000m，但必須在總線的末端連接終端電阻。MM440變頻器每臺(tái)都附帶終端電阻，只需在最末端那臺(tái)將其連上，PLC側(cè)采用PROFIBUS—DP總線插頭，使用時(shí)需把插頭上的開(kāi)關(guān)打到ON位置，這樣實(shí)際上就接了“上拉下拉”電阻和發(fā)送端的終端電阻，這兩個(gè)“上拉下拉”電阻實(shí)際上就起到對(duì)網(wǎng)絡(luò)的“驅(qū)動(dòng)作用”。通訊電纜采用西門(mén)子PRIOFIBUS總線電纜，具有很好的抗干擾性能，同時(shí)電纜的顏色也非常好看。 3.2USS軟件 實(shí)現(xiàn)$7-200的配料系統(tǒng)軟件里已附帶了USS協(xié)議庫(kù)，這樣用起來(lái)就相當(dāng)方便，使用這些指令可以控制變頻器的狀態(tài)及讀寫(xiě)變頻器參數(shù)。當(dāng)選擇USS協(xié)議指令時(shí)，會(huì)自動(dòng)添加一個(gè)或幾個(gè)有關(guān)的子程序(USS1到USS7)，而不需要配料系統(tǒng)者的參與。實(shí)際配料系統(tǒng)中首先要為USS變量預(yù)留400字節(jié)的V存儲(chǔ)器區(qū)域，然后在主程序中調(diào)用USS—INIT指令，激活將要控制的幾個(gè)變頻器通訊(注意變頻器的地址要和激活的地址相對(duì)應(yīng))；再通過(guò)調(diào)用USS—CTRL和讀寫(xiě)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。 3.3程序 為了體現(xiàn)程序的可讀性和實(shí)用性，采用了模塊化配料系統(tǒng)；具體是將程序根據(jù)控制對(duì)象進(jìn)行模塊化分割，實(shí)際分為四個(gè)模塊： (1)主程序塊 用于調(diào)用USS—INIT和USS—CTRL指令，USS—INIT指令定義了通訊時(shí)的波特率和通訊方式；USS—CTRL指令分別定義了各個(gè)變頻器的通訊地址，以及各個(gè)變頻器頻率的設(shè)定和顯示都體現(xiàn)出來(lái)了。 (2)邏輯動(dòng)作塊 配料系統(tǒng)是一個(gè)以各個(gè)環(huán)節(jié)檢測(cè)執(zhí)行為條件，一步接一步的順序控制。用來(lái)控制外部的各種電磁閥和電機(jī)的動(dòng)作，同時(shí)也控制每臺(tái)計(jì)量螺桿的計(jì)量時(shí)間。 (3)參數(shù)設(shè)定 根據(jù)一些實(shí)際操作要求，通過(guò)幾個(gè)乘法指令對(duì)計(jì)量螺桿電機(jī)的計(jì)量時(shí)間做了設(shè)定，在頻率的設(shè)定和顯示時(shí)通過(guò)幾個(gè)乘法和除法指令，優(yōu)點(diǎn)是在參數(shù)設(shè)定過(guò)程中明晰、一目了然，如果在運(yùn)行過(guò)程中時(shí)間和頻率的設(shè)定出現(xiàn)了問(wèn)題，可以通過(guò)監(jiān)控很容易地找到問(wèn)題所在點(diǎn)。(4)報(bào)警塊主要是用來(lái)顯示各個(gè)貯反應(yīng)釜下限和混料下限的報(bào)警顯示。3.4稱重儀表 HMI在稱重儀表中共設(shè)置了五個(gè)頁(yè)面，分別是主頁(yè)面、參數(shù)設(shè)定頁(yè)面、狀態(tài)顯示頁(yè)面、故障報(bào)警頁(yè)面、變頻器參數(shù)設(shè)置的幫助畫(huà)面，便于用戶直觀地進(jìn)行操作及維護(hù)。 4結(jié)語(yǔ) 配料系統(tǒng)經(jīng)過(guò)連續(xù)不間斷的運(yùn)轉(zhuǎn)，一直保持穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)由于操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)，深受用戶好評(píng)。同時(shí)這也是對(duì)西門(mén)子自動(dòng)化產(chǎn)品的一種肯定。通過(guò)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)調(diào)試，認(rèn)為有以下幾個(gè)方面值得重視： (1)變頻器本身要用大截面積導(dǎo)線直接連到接地母排，開(kāi)關(guān)電源的M要接地； (2)變頻電機(jī)的連接電纜須采用屏蔽電纜，并雙端接地； (3)由于變頻器本身是強(qiáng)干擾源，加之此配料系統(tǒng)中高頻電機(jī)的頻率須達(dá)到580Hz，因此進(jìn)線端根據(jù)實(shí)際情況要配置進(jìn)線電抗器，同時(shí)通訊電纜須采用西門(mén)子PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)電纜；(4)TP170A的通訊電纜能單獨(dú)走線，如不能則需穿鐵管，鐵管兩端要接地?？傊ㄟ^(guò)本項(xiàng)目的成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，體現(xiàn)了西門(mén)子自動(dòng)化產(chǎn)品的穩(wěn)定性、易用性、靈活性以及較高的性價(jià)比。 | |
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