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| PLC在計量配料系統(tǒng)中的應(yīng)用 | 2020-01-12 |
| 摘要：介紹了$7-200CN通過USS協(xié)議控制MM440變頻器來實現(xiàn)計量螺桿電機頻率的控制，說明了其是一種低成本、高性能的控制方案。 1項目介紹 1.1配料系統(tǒng)主要流程簡單介紹 計量配料系統(tǒng)配料系統(tǒng)由三臺加料電機組成，其中一臺是主加料計量螺桿，另外兩臺是輔料加料計量螺桿。每臺計量螺桿電機的頻率都是通過一個TP170A觸摸屏來設(shè)定和顯示參數(shù)，同時主料電機、1輔料電機、2輔料電機的計量時間設(shè)定，以及每臺計量螺桿電機的運行狀態(tài)都可以觸摸屏上顯示。 當混料貯料侖中的原料低于上，主料和1一2輔料電根據(jù)工藝要求自動啟動，同時主料和1～2輔料裝置、配料系統(tǒng)中都有低于下限接近開關(guān)報警，當配料系統(tǒng)中的原料低于下限位置時，延時一段時間停止紡絲主螺桿。 1.2簡單的工藝介紹 (1)機上電器及主要說明 (2)主要控制電器及說明 (3)各輔助分反應(yīng)釜控制(1一2輔料)當吸反應(yīng)釜的料放空時，翻板復(fù)位，翻板開關(guān)動作(SQ416一SQ418)，運行如下：吸料電磁閥得電(Yv173一YV174)，吸料氣缸換向，漩渦氣泵(M161)運轉(zhuǎn)，一直吸到組分反應(yīng)釜料位上限開關(guān)(SQ413一SQ414)動作，吸料結(jié)束；吸料電磁閥失電，吹氣電磁閥(YV177一YV178)動作，吹氣2s，放料開始，翻板打開，直到料放空。翻板又復(fù)位，重復(fù)上述吸料放料過程，直到翻板下面的料已滿，翻板不能打開為止，氣泵在所有組分都不吸料時，停止運轉(zhuǎn)。 (4)反應(yīng)釜吸放料過程 當反應(yīng)釜的料放空時，翻板監(jiān)測接近開關(guān)監(jiān)測料為空，關(guān)閉放料球閥，或者是球閥放料時間到才關(guān)閉球閥，運行如下：吸料電磁閥得電，吸料氣缸換向，漩渦氣泵運轉(zhuǎn)，一直吸到組分反應(yīng)釜料位上限，開關(guān)動作，吸料結(jié)束(或是吸料時間定時定時時間到，吸料結(jié)束)，吸料電磁閥失電，同時延時打開球閥放料，計時開始，時間到，放料球閥開啟，吹氣電磁閥同時動作，吹氣2s，放料開始，直到料放空或是放料時間到，依此循環(huán)下一個吸料過程。 (5)混料電機運行狀態(tài) 當混反應(yīng)釜中料位低于上s0424，延時加料，時間可以由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運轉(zhuǎn)(M155一M157)，當加料達到混料上限開關(guān)高度時，加料停止，當料位低于混料下限開關(guān)時，發(fā)出聲音和指示燈報警，數(shù)秒鐘后如果還沒有原料加到混反應(yīng)釜中，停止紡絲主螺桿擠壓機。 (6)主料、輔料的計量各組分(主料和1～2輔料)可同時使用，也可分別使用(根據(jù)用戶工藝狀況需要)。當選擇開關(guān)SA412SA414置于“停止”位置時，主料和1～2輔料計量螺桿電機M155～M1157停止，置于“計量”位置時，計量螺桿電機M155～M157運行l(wèi)min(時間可以改變，由TP170A觸摸屏來設(shè)置)，當置于“加料”允許M155一M157計量螺桿電機運行。 1.3控制配料系統(tǒng)主要器件 (1)變頻器由于計量螺桿電機的負載為恒轉(zhuǎn)矩負載，并要求有較大的起動力矩，同時考慮到計量運行時的準確性；根據(jù)這些特點，此配料系統(tǒng)選用MM440。MM440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標準變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備的過載能力，能滿足廣泛的應(yīng)用場合。具有標準的RS485接口，利用MM440內(nèi)部的USS標準協(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l15.2Kb／s，可構(gòu)成滿足大多數(shù)應(yīng)用場合的低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)通訊控制配料系統(tǒng)。同時，可選的PROFIBUS—DP／Device—Net通訊模塊，實現(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)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化過程。s7—200CN系列的強大功能使其無論在獨立運行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能，因此具有的性價比。 (3)稱重儀表HMI為了方便對配料系統(tǒng)的工藝參數(shù)及過程參數(shù)進行設(shè)置或監(jiān)控，選用了西門子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、開關(guān)量輸人模塊、開關(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 同樣的自動配料系統(tǒng)，根據(jù)用戶的實際要求，其實我們也可以用S7.300PLC和MM440變頻器再用ProfibusDP通訊來實現(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)交換更加實時，但缺點是成本相應(yīng)地會增加很多。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臺變頻器，由于其采用差動電壓傳輸信號，具有著很高的抗噪聲能力，最遠允許傳輸距離可達1000m，但必須在總線的末端連接終端電阻。MM440變頻器每臺都附帶終端電阻，只需在最末端那臺將其連上，PLC側(cè)采用PROFIBUS—DP總線插頭，使用時需把插頭上的開關(guān)打到ON位置，這樣實際上就接了“上拉下拉”電阻和發(fā)送端的終端電阻，這兩個“上拉下拉”電阻實際上就起到對網(wǎng)絡(luò)的“驅(qū)動作用”。通訊電纜采用西門子PRIOFIBUS總線電纜，具有很好的抗干擾性能，同時電纜的顏色也非常好看。 3.2USS軟件 實現(xiàn)$7-200的配料系統(tǒng)軟件里已附帶了USS協(xié)議庫，這樣用起來就相當方便，使用這些指令可以控制變頻器的狀態(tài)及讀寫變頻器參數(shù)。當選擇USS協(xié)議指令時，會自動添加一個或幾個有關(guān)的子程序(USS1到USS7)，而不需要配料系統(tǒng)者的參與。實際配料系統(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變頻器通訊(注意變頻器的地址要和激活的地址相對應(yīng))；再通過調(diào)用USS—CTRL和讀寫指令來實現(xiàn)相應(yīng)功能。 3.3程序 為了體現(xiàn)程序的可讀性和實用性，采用了模塊化配料系統(tǒng)；具體是將程序根據(jù)控制對象進行模塊化分割，實際分為四個模塊： (1)主程序塊 用于調(diào)用USS—INIT和USS—CTRL指令，USS—INIT指令定義了通訊時的波特率和通訊方式；USS—CTRL指令分別定義了各個變頻器的通訊地址，以及各個變頻器頻率的設(shè)定和顯示都體現(xiàn)出來了。 (2)邏輯動作塊 配料系統(tǒng)是一個以各個環(huán)節(jié)檢測執(zhí)行為條件，一步接一步的順序控制。用來控制外部的各種電磁閥和電機的動作，同時也控制每臺計量螺桿的計量時間。 (3)參數(shù)設(shè)定 根據(jù)一些實際操作要求，通過幾個乘法指令對計量螺桿電機的計量時間做了設(shè)定，在頻率的設(shè)定和顯示時通過幾個乘法和除法指令，優(yōu)點是在參數(shù)設(shè)定過程中明晰、一目了然，如果在運行過程中時間和頻率的設(shè)定出現(xiàn)了問題，可以通過監(jiān)控很容易地找到問題所在點。(4)報警塊主要是用來顯示各個貯反應(yīng)釜下限和混料下限的報警顯示。3.4稱重儀表 HMI在稱重儀表中共設(shè)置了五個頁面，分別是主頁面、參數(shù)設(shè)定頁面、狀態(tài)顯示頁面、故障報警頁面、變頻器參數(shù)設(shè)置的幫助畫面，便于用戶直觀地進行操作及維護。 4結(jié)語 配料系統(tǒng)經(jīng)過連續(xù)不間斷的運轉(zhuǎn)，一直保持穩(wěn)定運行；同時由于操作簡便，適應(yīng)性強，深受用戶好評。同時這也是對西門子自動化產(chǎn)品的一種肯定。通過本項目的設(shè)計調(diào)試，認為有以下幾個方面值得重視： (1)變頻器本身要用大截面積導(dǎo)線直接連到接地母排，開關(guān)電源的M要接地； (2)變頻電機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干擾源，加之此配料系統(tǒng)中高頻電機的頻率須達到580Hz，因此進線端根據(jù)實際情況要配置進線電抗器，同時通訊電纜須采用西門子PROFIBUS標準電纜；(4)TP170A的通訊電纜能單獨走線，如不能則需穿鐵管，鐵管兩端要接地?？傊ㄟ^本項目的成功開發(fā)與應(yīng)用，體現(xiàn)了西門子自動化產(chǎn)品的穩(wěn)定性、易用性、靈活性以及較高的性價比。 | |
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