朝阳西门子一级代理商

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基于PLC触摸屏及变频器对吹膜机改造

1 引言

上世纪80年代来自闽台的继电器控制机械调速塑胶吹膜机，多段式电热温控器长期工作在频繁的大电流通断状态，接触器损坏率非常高。复杂的继电器互锁的难度很大，可靠性也非常低。齿轮减速器调速机械磨损严重且非常耗能。这些落后的技术使得需要投入大量的人力物力进行操作和维护，同时造成维护停机时间长，零配件消耗费用高等问题。鉴于以上落后的技术无法满足生产需求和使企业在市场上处于竞争优势，改造项目基于plc自动化平台，采用固态继电器控制温度、变频器调速、触摸屏人机界面，大幅度改进设备自动化水平。

2 系统设计

2.1 塑胶吹膜机工艺

塑胶吹膜机是一种把颗粒状的塑胶原料制造成塑胶薄膜的机器，其工艺流程如图1所示。在入料口加入塑胶原料，同时加热主螺杆和旋转模头。待各温度值到达设定值时启动机器，此时经过高温熔化后的塑胶原料在主螺杆的带动下由环状的旋转模头挤出，挤出的薄膜经过风冷和水冷后被引取轮引出，再经过压花轮a和压花轮b压花后被引入轮引入到卷曲轮，最后由卷曲轮将薄膜卷成一卷卷的成品。

2.2 改造目标

系统要稳定可靠，可长时间无故障运行；可以保存多组配方，并能按预先设定的配方自动的调整各马达的速度；要操作简单，可以集中控制，节省人力；要有故障报警及保护装置。

2.3 技术方案

（1）将原有的温控器加接触器控制温度的方式，改为plc加温度模块加固态继电器的方式。因为固态继电器是无触点的控制器件，损坏率非常低，用于加热时的频繁大电流接通很适合。plc加温控模块的方式很稳定，控温准，并且温度可以集中控制。根据经济实用的原则，本工程选用了永宏电机的fbs-32mat型plc，fbs-tc6温控模块，fbs-4da模拟量输出模块，fbs-6ad模拟量输入模块和fbs-cb5通信模板。

（2）将原有的通过机械部分更换齿轮减速比的调速方式，改为用变频器改变电机频率调速。变频器调速具有节能，稳定的优点。同时解决了机械调速的磨损和维修难问题，而且通过用plc模拟量输出的功能控制变频器，可以集中控制变频器，操作简单。本工程选用的变频器均为蓝海华腾v5系列

PLC容量选择需需要注意的问题

PLC的容量划分为I/O点数和用户存储容量两个方面。

（一）I/O点数的选择

PLC平均的/O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点较少，但必须留有一定的裕量。

通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%～15%的裕量来确定。

（二） 存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I/O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I/O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%～30%的裕量。

存储容量（字节）＝开关量I/O点数×10+模拟量I/O通道数×100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

PLC的编程语言与基本指令系统

PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点：

1. 图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎

2. 明确的变数常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。

3. 简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。

4. 简化应用软件生成过程：使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。

5. 强化调试手段：无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。

总之，PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。

2 编程语言的形式

本教材采用较常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。

虽然一些高档的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、**的高级语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。

编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。

指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统

程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。

梯形图：梯形图是通过联机把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的联机有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的