衢州西门子代理商

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   精确的定长控制设备往往要求具备高速输入和高速输出功能，同时又要协调多个设备间配合动作。PLC由于其集高速、通讯和控制功能于一身，被越来越广泛的应用到定长切割设备中。
      本文将Emerson的EC20系列PLC应用到挂面切割机上，通过接收文本显示器信息和编码器的高速输入信号，利用高速输出驱动伺服放大器并通讯控制变频器，从而实现面条切割长度的精确控制。
一．系统工艺介绍
        挂面在刚刚生产出来时，并非像我们平时见到的那样短小，而是长度约1.3米的长长的一串，因此为了适合人们的食用以及方便运输，需要将其切割为长度适当的若干段。
       长面切割前需要人工将其挂在面杆上，之后通过主传送带上的挂钩将面杆及长面带入设备。切后端接近开关感应到面杆到达后，控制切动作将面杆与挂面切离，而此时的挂面已经被一对导面滚轮压住继续向前行进。此后切不断动作切割面条，固定时间或长度后停止动作，等待下一杆面。
 

 
       面条切割机的主传动为3.7KW电机，由艾默生变频器调速控制；切动作为伺服电机驱动，由伺服放大器控制；同时配备文本显示器，用于设置切面长度和监控设备状态；传动轴承装有欧姆龙1000线增量式旋转编码器；核心控制机构为艾默生EC20-PLC。
2．工艺要求
长度：要求切割出的面条长度为从100mm到400mm，可以调整的较小范围为1mm，允许误差±2mm。
主电机转速：为了节能，当每连续中断几杆面时，需要将电机降频，直至较低设定转速；当每连续来几杆面时，需要将电机缓慢增频，直至较高设定转速。
切动作：由于切为型，因此每次切割动作为转动半圈，且切的转速不可过慢，防止面条在切处短暂堆积。
切割数：对于固定面条总长、固定挂面单长的情况下，每杆面切割的数是固定的。但是数在小于实际值以内应该是可调的，因为有时长面的后面部分可能有弯曲等问题，不能制为成品。同时，剩余的部分需要回收重新制成长面，因此需要打碎。
3．电气系统结构及说明
整体系统的电气结构如下图
 
图中的黑线代表数据流，头表示数据的传递方向。
文本显示器与EC20的PORT0通讯端口采用MODBUS协议通讯，其中PLC作为从站。主站发送的信息主要有一杆长面的长度，切割挂面的单长，切割数，手动/自动切换等；从站返回的信息包括当前变频器运行频率，已切割数，总的面杆数计数等。
变频器与EC20的PORT1通讯端口采用自由口协议通讯。运行中PLC向变频器发送启动、停止、频率设定三种命令，具体发送时刻和发送周期由程序中的逻辑控制。
编码器将A、B两相信号分别送入PLC的X0和X1。PLC应用高速计数功能对编码器信号计数，经过内部计算和变换后确定何时驱动伺服放大器动作。
伺服放大器与PLC的高速输出端子Y0连接，通过PLC输出的高速脉冲的频率和数量确定切的转速与位置。
4．工艺的实现
长度控制：将编码器信号接入PLC中以实现长度精确控制，实际上只需将编码器与面条长度之间的对应关系找到就可以。通过编程实验测得，十杆挂面编码器所发脉冲数为70610个，又通过实际测量得知每个面杆间的长度为1527mm，由此可得每毫米对应脉冲数为4.624个。因此只需在程序中将设定长度乘以4.624，当高速计数达到该要求时产生切动作即可。
主电机转速调节：该工艺如果直接按照原要求实现，程序修改较大，难点就是如何判断“连续”。如果采用时间间隔的概念来判断连续，在固定转速的情况下是可以的。但是在几次“连续”之后，对方要求增加转速，相应的时间间隔也将改变，这就要求用于判断“连续”的时间标尺也要连续变化，而时间间隔的变化与变频器频率的变化并不是完全的线性关系，问题更复杂了。
本次采用的是一种近似的实现方法：每次面杆到来即增加频率，而一定的时间内无面杆接近信号则降低频率。该方法的实验效果大致与用户要求的相同。
切动作：切的动作是由伺服放大器控制的，通过程序实测得知需要接收17173个脉冲转半圈（是）。
切转速问题：实际上只需要找到传送带较高转速时对应的切转速，它们之间保持等比例关系即可实现面条的无堆积。通过现场实测，在传送带转速达到较高时，切伺服接收的脉冲频率为90KHz效果较佳。
切割数可调：该问题可以看作是挂面总长的一种改变，因此只需正常切割规定的次数，剩余部分高速转动即可。需要注意的是高速转动时每一圈要消耗一个固定时间，因而在下一杆面的接近信号到来前的转动将可能使系统**该接近信号。
为了避免这种现象，需要根据面条已经过长度决定最后一次高速转动。本次利用编码器中的B相来反馈面条的长度，当脉冲数大于6000时（已经过面条1.3m），不再高速动作。
5．结束语
       小型可编程控制器其典型应用之一便是通过一台上位机对PLC进行读写，控制和监视与PLC相连的其他设备。本文介绍的挂面切割机正是如此，通过上机实际操作，面条的切割效果比较理想，完全满足客户的各方面要求

两台循环水泵分别抽取通过栏污栅的海水，并入一根循环水母管，经过二次滤网再次过滤，送入汽机凝汽器循环水系统。由于循泵出口无法安装逆止阀，每台循泵后都有出口液压蝶阀作为循环水管和循泵的隔离，防止倒水。循泵的冷却水用于循泵电机冷却，采用闭式循环，经过冷却水箱，通过3台2运1备的冷却水泵分两路分别对循泵电机进行冷却。 
     可编程控制器（Programmable Logic Controllerr），简称为PLC，由于其高可靠性，便捷的通讯接口，简易方便的安装设计等特点，广泛的应用于各种工业逻辑控制领域。燃机循泵控制系统也采用了以微处理为基础的可编程控制器和工控机构成监控系统。控制方式采用CRT操作员站进行监视控制，通过CRT画面和键盘对整个工艺系统进行监视和控制，实现对循环水系统的数据采集，处理，图象显示，报警，制表和自动顺序控制，完成相关辅助系统的调节功能及局部系统的逻辑控制和联锁保护。根据目前的运行管理情况及考虑今后的管理发展方象，程序控制系统及被控设备均按有人和无人化值班方式设计和配置，并预留远程通讯接口以备今后与其他控制系统实现数据通讯和远方监控。
 
考虑到循泵系统对机组的重要性，PLC采用双机热冗余主机进行控制。经过多方调研，对各种双机热冗余的PLC进行性能价格比较后，采用美国GE FANUC系列90－30系列的PLC为双冗余控制设备。其具有以下优点：
 
(1)提供较先进的编程特性，易于组态便于安装。
 
(2)CPU具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块能完成复杂的操作。
 
(3)高性价比的双机冗余性能。
 
上位机界面软件采用IFIX3.5。系统共配置两台上位机监控系统，一台操作员站兼工程师站和一台操作员站进行控制程序编程，界面软件组态和生产过程的监控管理，包括：显示工艺流程，控制各设备的自动化运行，显示历史趋势曲线，进行报警管理等。
 
整个控制系统组成如图2
 
  
图2 循泵控制系统 
      PLC1和和PLC2分别为两个GE FANUC 90－30系列PLC，通过Genius总线控制器利用Genius总线网连接，以实现双机热冗余。考虑到系统成本，在远程I/Oversamax通用扩展式I/O结构，利用Genius网络接口单元，挂到整个Genius总线网中，为远程控制提供灵活的I/O结构。由于90－30系列PLC支持以太网通讯，在系统中增加一个8口以太网HUB,PLC和上位机分别将以太网线接入入HUB，实现上位机与现场的高速通讯。
 
 
3 系统的实现
 
 
在改造中，通过以下几点实现了系统的PLC控制。
 
3.1 双机热冗余的实现
 
GE FANUC系列90－30系列的PLC实现双机热冗余由GE Fanuc系列90-30PLCmax_on构成的，90-30 Max-ON系统的冗余硬件部分是由两套90-30PLC CPU控制器组成，主控制器通过Genius网络总线与其备用控制器和I/O系统的通讯实现其热备冗余功能，一旦主PLC控制器或通讯出现故障；所有控制功能将平稳地切换至备用控制器以确保工艺装置正常运行。系统同时具有参数同步化，I/O总线冗余和系统诊断等功能。软件上90-30 Max-ON提供方便灵活的组态方式。组态软件基于bbbbbbs平台，采用对话框方式对系统进行组态，例如：网络结构，同步参数以及模拟量输入转换等。完成双机配置后,可在系统的程控组态软件versapro中引入其配置文件件,使两个PLC都置于运行模式,这样其冗余特性就挥发生作用，其主从切换的标志位在PLC的存储器中可以看到。
 
a. %M1017 CPUA标志位；
 
b. %M1018 CPUB标志位；
 
c. %M1019 CPU处于运行模式标志位；
 
d. %M1020 CPU为主机标志位；
 
e. %M1021 所有数据同步标志位。
 
这样,可以方便的在程序中通过对PLC存储器位操作来判断其冗余工作状态,从而判断控制器所处的主从地位,主控制器参与设备的控制,从控制器同样进行数据的采集,运算,并监视主控制器的运行状况,如有异常,立刻平稳的切换为主控制器。
 
3.2 PLC远程I/O结构的实现
 
镇海燃机循泵系统的就地信号的采集和设备的控制采用高通讯速率的versamax远程I/O结构。VersaMax是一具有“三合一"功能的系列产品，它既可以作为单独的PLC控制机，具有可接受的价格和优越的性能；又可以作为I/O子站，通过现场总线受控于其它主控设备。具有以下特点：
 
(1)I/O模块和通讯模块都可带电插拔；
 
(2)真正的即插即用；
 
(3)模块安装、扩展不需要任何工具；
 
(4)模块化结构，构成系统可大可小；
 
(5)安装费用低，减少工程成本。
 
基于上面的特点，系统中采取带有genius总线接口单元的versamax I/O通过genius现场总线受控于上层的PLC。每块总线接口单元都可下挂8块I/O模块，与就地设备相连。
 
根据现场的实际运行情况，整个PLC系统设置了4个远程I/O机架。
 
＃1远程I/O站主要用于采集＃1循泵系统的各设备的反馈信号，输出＃1循泵系统各设备的启停指令。
 
＃2远程I/O站主要用于采集＃2循泵系统的各设备的反馈信号，输出＃2循泵系统各设备的启停指令。
 
＃3，＃4远程I/O站主要用于采集公用系统包括循泵液压油泵，二次滤网前后压力，二次滤网进出口电动门，排水泵，轴流风机，冷却水泵等设备的反馈信号，输出各设备的启停指令。
 
3.3 上位机画面与操作的实现
 
在系统中，采用了以PLC为控制设备，工控机作为上位机，通过以太网连接的结构形式。这种结构充分发挥了PLC和计算机的优点。PLC可靠性高，抗干扰能力强，对设备的控制有其独立完成。计算机完成图形、实时数据的显示，故障报警等功能。
 
系统中采用ifix软件作为上位机的软件。Ifix作为一种多方面的软件，提供了与多种PLC通讯的I/O驱动程序，可方便的与PLC连接，在工业控制领域有着广泛的应用。监控系统包括SA系统和 HMI图形系统。SA系统通过与 PLC建立通讯关系通过软件接口I/O驱动程序与PLC直接建立通讯来读取数据，并形成实时数据库。HMI图形系统显示实时数据和报警信息，记录历史数据，打印报表，修改设定参数以及实现软手动控制等。