西门子PLC、触摸屏和变频器在牵伸卷绕机上的应

更新时间:2020-12-21 15:23 作者:皇家体育

  型牵伸卷绕机集机、电、气、仪于一身,具有高纺速、大卷装、人机对话友好、纺丝工艺弹性化等特点,是一台自动化程度非常高的新机型。

  该机为双面纺丝型,由24节144锭组成。在机械设计上,针对目前化纤厂纺丝多品种、小批量,变化工艺频繁的特点,取消传统的车头箱齿轮传动,首次采用单轴单控的无级变速传动技术,即全机的罗拉、热盘、冷盘、摩擦辊等传动部件按左、右侧分别由8台同步电机传动,左、右槽筒各由一台异步电机传动。根据以上要求,电气控制系统应具备以下功能:

  2.具备人机对话功能:能够设置和显示工艺参数,并能根据工艺的要求在触摸屏上修改纺丝工艺参数;

  3.全机中PLC(可编控制器),触摸屏及十个变频器进行网络通信,这样使设计更为简捷,在编制纺丝工艺时更为柔性化;

  2.无级调速装置选用分辨率为0.01HZ的MMV型西门子变频器,可使电机的转速精确达到0.3rpm,从而使牵伸倍数和卷绕张力的误差控制在0.2%以内。

  3.控制核心选用西门子S7-216CPU型PLC及EM232模拟输出模块,由于CPU216具有2组通讯口,

  因此PLC与触摸屏、变频器三者之间采用网络通讯可简化硬件结构,节约成本,充分保证系统的可靠运行。

  系统采用网络通讯模式,故选用CPU216作上位机,10台变频器作下位机,网络间的站址分配为:TP27站址为1,PLC站址为2,左、右罗拉变频器站址分别为3、4,左、右热盘变频器站址为5、6,左、右冷盘站址为7、8,左、右摩擦辊站址为9、10,左、右槽筒站址为11、12,使PLC和变频器之间建立上、下位机关系。CPU216的一组通讯口以USS协议与变频器进行通讯,另一通讯口与触摸显示屏进行点对点(PPI)通讯。在实际操作时,工艺参数由触摸屏键入并通讯进入PLC进行工艺运算,PLC将计算结果按站址传输给各台变频器和EM232模拟模块,EM232将PLC输入的数据转换成三角波模拟电流,输入给2台槽筒变频器,从而产生防叠丝干扰频率。

  人机对话界面是用户设定工艺参数的关键,在系统中共有4组主菜单,分别为“系统管理”、“参数设定”、“状态显示”、“帮助信息”。

  (1)“系统管理”是出于工艺的保密性和系统的安全性而设置的口令体系,以防止非法操作;

  (2)“参数设定”即工艺参数的设定,分左、右侧,包括纺丝速度、预牵伸比、主牵伸经、松弛比、槽筒转速、调幅量、调幅周期、满管时间、关车方式选择、工艺配方存储等工艺参数;

  (4)“帮助信息”是供用户解决问题用的,选择这组菜单,用户可得到“报警信息”的解决方法。

  当系统上电后,PLC首先判断网络中的TP27是否存在并与之产生通讯,通讯成功,则PLC依次尝试对本网络中站址为3~12的十台变频器进行通讯,并且将每台变频器与PLC通讯的结果显示出来。当硬件检测成功后,触摸屏上给出“系统检测成功,允许启动”提示;否则给出相应错误及“系统检测未成功,禁止启动”提示。用户可按“帮助”按钮得到更具体的信息(包括怎样排除故障)。

  在开车纺丝前,工艺员应正确设定“参数设定”菜单中的所有参数。“参数设定”画面采用口令保护,非该口令持有人员将无法进入此画面。出于用户系统的安全、可靠性考虑,“参数设定”画面中的参数只有在系统停止运行时才允许用户进行修改,在系统处于运行状态时,“参数设定”画面中的参数将被锁定,禁止修改。

  根据“参数设定”菜单设定的“旦数”、“卷重”、“纺丝速度”数值,PLC进行满管长度的计算,然后将计算结果送入显示缓冲区进行显示,同时送入长度存储单元作为CPU216满管控制用。当机器开车纺丝时,PLC即开始计算纺丝的长度,当计算的满管长度到达后,PLC将产生停机信号,关闭系统。

  在纺丝卷绕过程中,筒子表面后一层丝圈叠压在前一层丝圈,形成叠丝,严重影响丝饼质量。为了解决叠丝问题,需在槽筒运行的速度上叠加一个扰动速度,扰动速度是以三角波形式变化的,通过软件控制EM232输出三角波电流叠加于变频器的模拟量输入口1而实现。三角波的幅度和周期是可以改变的,一般情况下,其变化幅度为槽筒速度的1~5%,变化周期为15~30S。

  1.三角波模拟电流是输入给槽筒变频器的模拟量输入口1的,因此必须结合实际运行情况,设定变频器的参数P021~P024。

  2.西门子变频器对输入的电机技术参数要求非常严格,在电机运行前,必须正确设定电机的技术参数,且应进行自动测定(P088=1),否则会导致电机运行不稳定,甚至损坏元器件。

  在使用变频器PLC方面,我们已经有多年的经验,但PLC(可编控制器),触摸屏及十个变频器进行网络通信是一个难点。我们经过调研、咨询后,采用了西门子S7-200PLC作为控制部分的核心,其构成为CPU216的一组通讯口以USS协议与变频器进行通讯,另一通讯口与触摸显示屏进行点对点(PPI)通讯。工艺参数由触摸屏键入并通讯进入PLC进行工艺运算,PLC将计算结果按站址传输给各台变频器和EM232模拟模块,EM232将PLC输入的数据转换成三角波模拟电流,输入给2台槽筒变频器,从而产生防叠丝干扰频率。

  目前,第一台KJKV528-24S牵伸卷绕机已在上海金山石化研究所安装并一次开车纺丝成功。由此可见,西门子触摸屏、PLC及变频器网络通讯控制技术,性能可靠,控制精确,人机对话友好,很值得在其它控制领域大力推广和应用。


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