基于西門子S7-200的SMART PLC在細(xì)紗機上解決方案
1、項目簡介
細(xì)紗機是我公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，該機性能優(yōu)良、操作方便、機電一體化程度高。其控制精度要求高，適應(yīng)紡紗品種更高，操作方便簡單，有操作提示、故障診斷功能，紡紗過程自動控制，可定長及定時落紗。因此需要配置功能多樣靈活，性價比較高的控制系統(tǒng)，在這里選用了西門子公司的S7-200 SMART PLC及SMART LINE觸摸屏，達(dá)到了較好的控制效果。
2、工藝流程介紹
在電氣改造過程中，按照細(xì)紗機的工藝流程進(jìn)行如下：
1.按壓SB1風(fēng)機啟動、鋼領(lǐng)板復(fù)位
2.鋼領(lǐng)板升至中紗位置停止即動作，由控制回路對電機繞組輸入直流220V電源，實行能耗制動2秒后自動釋放，以實現(xiàn)鋼領(lǐng)板精確定位。
3.按壓SB3主軸啟動，鋼領(lǐng)板延時約1秒，由中紗位置降至始紡位置進(jìn)行能耗制動定位2秒后釋放。
4.細(xì)紗機執(zhí)行PLC的九段速自動控制指令。
5.當(dāng)落紗信號SA12動作、中途落紗按鈕SB5給進(jìn)、PLC計長條件滿足時，系統(tǒng)自動接通落紗電源，主機等待停主電機和降鋼領(lǐng)板信號。
6.停主電機和降鋼領(lǐng)板SQ5信號到達(dá)后，變頻U1停止輸出同時鋼領(lǐng)板由車頭升降電機拖動，降至落紗位置。
7.主軸制動SQ6信號到達(dá)后，主軸的制動離合器工作，20秒后延時停風(fēng)機整機處于落紗狀態(tài)。
電氣的改造同時要結(jié)合工藝計算來進(jìn)行，具體計算表如下：（見圖7）
3、方案確定
考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，選用西門子S7-200 SMART PLC，其較高的運算速度及豐富的通訊功能為以后設(shè)備的升級等提供了良好的保證。另外，觸摸屏在此選用西門子S 700 IE 屏，它與S7-200 SMART PLC的無縫集成，高分辨率及64K色的顯示，以及高效便捷的以太網(wǎng)通訊，是設(shè)備操作更人性化，更加便捷高效。同時，整個電氣方案性價比較高，對于小型的自動化電氣設(shè)備是個不錯的選擇。根據(jù)系統(tǒng)需求，產(chǎn)品的選型如下表：（見圖8）
4、產(chǎn)品硬件配置
由上可看到，設(shè)備電氣系統(tǒng)由四部分構(gòu)成，分別為PLC控制部分，人機界面控制，變頻控制，三自動控制部分。（見圖1）
PLC控制部分：PLC的I/O接點，完成全機數(shù)據(jù)檢測以及計算和過程控制，實現(xiàn)紡紗自動化，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，選用西門子S7-200 smart PLC，其運算速度及豐富的通訊功能為以后設(shè)備的升級等提供了良好的保證。（見圖2、圖3）
人機界面控制：人機界面與PLC之間通過以太網(wǎng)通訊實現(xiàn)連接，完成紡紗過程工藝參數(shù)顯示設(shè)定，如錠子的九段速設(shè)定，定長設(shè)定，班組選擇等。同時可以對細(xì)紗機故障進(jìn)行自診斷，顯示動作流程等人性化的操作與顯示。（見圖4）
變頻控制：由PLC的模擬量輸出端口對變頻器進(jìn)行九段速控制，依據(jù)用戶要求對錠子速度自動調(diào)整。
三自動控制：由三自動行程開關(guān)、停主電機、下鋼領(lǐng)板、主軸制動傳感器構(gòu)成。使細(xì)紗機在落紗信號到達(dá)后自動適應(yīng)停車，以及控制包腳紗。
5、軟件開發(fā)
根據(jù)電氣系統(tǒng)的設(shè)計要求，其I/O表分配如下：（見圖5）
具體軟件程序根據(jù)如下流程圖實現(xiàn)：（見圖6）
6、應(yīng)用體會
在S7-200 SMART應(yīng)用過程中，感覺它保留了Micro/WIN編程軟件中的數(shù)據(jù)塊編輯，狀態(tài)分頁監(jiān)控，高級指令向?qū)У裙δ苁址奖悖卉浖矫孑^為完善，建議在硬件方面能夠更多的從小系統(tǒng)應(yīng)用出發(fā)增強硬件的靈活性，例如：對于線驅(qū)動型編碼器的獨立接口，混合輸出照顧到部分高速輸出應(yīng)用，高速通訊口（CAN_OPEN），為了用戶下傳程序的便捷支持USB下載等。
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