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台达PLC与交流伺服器在经编机上的的应用
1 引言
传统的纺织工业工艺流程包括纤维、织造、后整理和服装四个部分。织造工艺包括机织、针织、编织和非织造。针织又分为经编和纬编。经编用一组或几组平行排列的纱线，于经向喂入机器的所有工作针上，同时成圈而形成针织物，这种方法称为经编，形成的针织物称为经编织物 。
我国的经编业经过几十年的发展，不断的结构调整，特别是近几年新兴地区经编企业起点高、产品结构合理、规模效益明显，高校和科研单位科研力量的注入，以及产学研的结合使我国的经编产业得到了迅猛发展，正逐步成为世界经编工业的中心。
传统的经编机多为链条式经编机，由于其为机械主轴传动结构，没有导入电气传动，造成其以下缺点：织花速度慢，效率低；链条机构复杂，每更换一种花型，需要花费较多时间，且每一花型对应一种链块，这样更换花型时间长，成本高。造成小批量定单失去生产意义；
由于机构的复杂性，致使复杂花型无法在链块机上进行生产。只能生产花型较简单的布料，不能满足越来越高的要求，
目前全伺服经编机已在纺织中渐渐得到应用。现在全伺服的经编机在产量，效率，花型多样性，产品质量上都有很好的优势，因此将成为未来提花织布的主流。
2 全伺服经编机系统构架
2.1系统架构（图1）
图1 全伺服经编机电控系统架构
2.2系统配置
系统配置参见表1。
表1全伺服经编机电控系统配置
1 控制部份。系统采用DVP80EH00T+DVP08HN00T+ DVP08HN00T+DVP08HN00R系统集成
做为主控制器，进行横移信号的采集，进而再同步发送给各个分控制器（DVP32EH00T），系统分控制器共有28个DVP32EH00T，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器与伺服分别通过RS485通讯到上位计算机上，进行监控。
2 驱动部份。系统共有56条梭节，由台达56套ASD-A 750W的伺服进行控制，伺服
的动作根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中花型数据进行动作。
3 监控部份。上位监控部份由一台研华触摸式平板电脑TPC-1260，配以监控软件来
完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序进行花型数据的转换与下载。
3全伺服经编机机械结构及工作原理
全伺服经编机主要包括电子送经系统、梭节横移系统、电子提花系3个部份构成。
3.1电子送经系统
电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力的控制，不至于将纱线送断，造成断纱而无法进行织花。该系统主要由3套伺服+PLC来实现其功能。
3.2梭节横移系统
梭节横移系统是由台达PLC，ASD所构成的系统，也是本文主要介绍的部份。框架详见系统框图。
经编机的梭节一般有56条或40条,目前最多的是56条。每条梭节由1个750W的伺
服来控制。由于控制轴数太多,故采用分散控制。梭节横移系统主要有两个关键点:
1每个梭节横移的速度及精度。经编机的主轴要求转速达到400转,主轴每转一周横移
要动作一下,且动作时间只有1/3转的时间内要完成,否则横移失败。
2花型是数据转化。由于织花的花型是由纺织CAD软件生成的。系统需要将纺织CAD生
成的相关花型数据转换成PLC能识别的数据,进而进行梭节横移控制。目前系统采用VB编写了一个花型转换软件来完成花型数据的自动转换及数据的下载。
目前系统采用台达EH系列的PLC作为控制器,利用EH PLC良好的伺服定位功能、丰富的内部数据资源、与台达伺服的无缝通讯功能。使得控制与驱动紧密结合，两者紧密结合，使系统控制的更好。
3.3电子提花系统
电子提花系统主要用来花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现：提花数据是转换及提花的动作控制；执行动作由3146-4096个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。
整个系统除了控制、驱动外，还有个良好人机对话。这主要由研华的触摸电脑TPC-1260来完成，电脑上运行监控软件与织花转换程序。
4 监控软件功能设计
4.1系统运行监控
整个系统的运行状态监控：伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态。
4.2参数设置
完成系统的参数设置：机械参数、运动参数。机械参数主要是主轴参数，用来做横行追踪的；运动参数主要是给PLC定位控制用的（脉冲频率，滤波时间，加减速时间等等）
4.3工艺装针
该功能是实现梭节的初始装针。
4.4故障处理
主要用来进行伺服报警的故障处理及断纱的处理。
4.5盘头控制
主要用来监控电子送经部份的。
4.6用户管理
用来设置相关的操作权限及密码的设定。
4.7帮助
对系统的疑问可以在帮助中查找答案。
5 结束语
整套系系统统采用性价比极高的台达机电产品提供了整体解决方案。在整个项目的沟通过程中，解决综合问题比较突出的显现中达产品在系统整合上的优势。
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瑞雪照丰年 发表于 2007/2/7 21:53:54
摘要 本文介绍了采用台达变频器结合PLC与人机界面在中央空调水泵风机上应用过程，对中央空调水泵风机的变频改造方案、变频改造节能效果和变频监控系统作了详细的描述，并给出了中央空调水泵风机的变频改造原理图、变频监控系统硬件结构图、人机界面画面图、系统控制方法和程序流程图。2楼 回复本楼
关键字 变频器 PLC 人机界面 RS-485串行通讯 中央空调
一、前言
我公司是一家主要生产乙肝疫苗的制药公司,由净化中央空调设备提供生产车间的洁净环境,使生产车间各个房间的温度、湿度和压差等均能达到国家GMP规定的要求。因为季节的变化，昼夜的变化，这样生产车间的各个房间对风量具有很明显的需求变化，而水泵风机的风量、水流量的调节是靠风门、节流阀的手动调节。当风量、水流量的需求减少时，风门、阀的开度减少；当风量、水流量的需求增加时，风门、阀的开度增大。这种调节方式虽然简单易行，已成习惯，但它是以增加管网损耗，耗费大量能源在风门、阀上作为代价的。而且该中央空调在正常工作时，大多数风门及阀的开度都在50%-60%，这说明现有中央空调水泵风机设计的容量要比实际需要高出很多，严重存在“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。近年来随着电力、电子技术、计算机技术的迅速发展，变频调速技术越来越成熟，因此我们对公司的中央空调水泵风机加装19台变频器进行了节能改造。又由于水泵风机分散性较大，为了减少值班人员的巡视工作强度，便于及时掌握水泵风机的工作状态和发现故障，我们通过PLC及人机界面与变频器的通讯应用，在中央监控室增装变频监控系统，这样值班人员就可在人机界面上直接设定频率值与启停各台变频器，能实时监控水泵风机电机实际工作电流、电压、频率的大小，并具有报警等功能。
二、中央空调水泵风机变频改造方案
1、改造前设备情况
（1）、基因部空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共三台。②冷冻泵：11KW，2极 全压启动4台，扬程30m，出水温度6℃,回水温度为10℃，出水压力为0.35Mpa，每台电机额定电流为21.8A，正常工作电流为16.6A。一般情况下,开二台备二台。③冷却泵:15KW，2极 全压启动 4台，扬程30m，出水温度32.5℃,回水温度为28.2℃，出水压力为0.38Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为18.0A。一般情况下,开二台备二台。
（2）、老二楼空调机房空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共两台。②冷冻泵：15KW，2极 全压启动3台，扬程30m，出水温度6.1℃,回水温度为9.8℃，出水压力为0.36Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为21A。一般情况下,开一台备二台。③冷却泵:15KW，2极 全压启动 3台，扬程30m，出水温度31.8℃,回水温度为27.7℃，出水压力为0.41Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为20.6A。一般情况下,开一台备二台。
（3）、分包装空调机房空调设备情况
①制冷主机为日立机组，共两台。②冷冻泵：15KW，2极 全压启动3台，扬程30m，出水温度5.8℃,回水温度为9.3℃，出水压力为0.38Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为20.2A。一般情况下,开二台备一台。③冷却泵:15KW，2极 全压启动 3台，扬程30m，出水温度31.6℃,回水温度为27.3℃，出水压力为0.40Mpa，每台电机额定电流为29.9A，正常工作电流为21.2A。一般情况下,开二台备一台。
（4）、公司共有13台空调风柜。①基因部空调风柜7台，其中22KW风机电机3台，11KW风机电机2台，15KW和18.5KW风机电机各1台。②老二楼空调风柜3台，其中15KW风机电机2台，11KW风机电机1台。③质检部空调风柜3台，其中11KW风机电机2台，7.5KW风机电机1台。
2、水泵变频改造方案
因为冷冻泵和冷却泵进出水温差都小于5℃，这说明冷冻水流量和冷却水流量还有余量，再加之，电机正常工作电流小于额定电流(5-12A)，明显存在“大马拉小车”的现象。因此，我们对基因部的冷冻水系统和冷却水系统各自使用一台台达VFD-P11KW变频器和一台台达VFD-P15KW 变频器分别实施一拖三驱动（如图一所示）。根据需要由PLC1分别控制3台冷冻水泵和3台冷却水泵轮流切换工作（但同一时刻一台变频器只能驱动一台水泵电机运转），使冷冻水量和冷却水量得到灵活、方便、适时、适量的自动控制，以满足生产工艺的需求。同样对老二楼空调机房及分包装空调机房的冷冻水系统和冷却水系统也各使用一台台达VFD-P15KW 变频器分别实施一拖三驱动，其控制方式与基因部的冷冻水系统和冷却水系统控制方式相同。下面以基因部冷冻水系统加以说明：
（1）、闭环控制
基因部冷冻水系统采用全闭环自动温差控制。采用一台11KW变频器实施一拖三。具体方法是：先将中央空调水泵系统所有的风阀门完全打开，在保证冷冻机组冷冻水量和压力所需前提下，确定一个冷冻泵变频器工作的最低工作频率（调试时确定为35HZ），将其设定为下限频率并锁定。用两支温度传感器采集冷冻水主管道上的出水温度和回水温度，传送两者的温差信号至温差控制器，通过PID2调节将温差量变为模拟量反馈给变频器，当温差小于等于设定值5℃时，冷冻水流量可适当减少，这时变频器VVVF2降频运行，电机转速减慢；当温差大于设定值5℃时，这时变频器VVVF2升频运行，电机转速加快，水流量增加。冷冻泵的工作台数和增减由PLC1控制。这样就能够根据系统实时需要，提供合适的流量，不会造成电能的浪费。
（2）、开环控制
将控制屏上的转换开关拨至开环位置，顺时针旋动电位器来改变冷冻水泵电机的转速快慢。
（3）、工频/变频切换工作
在系统自动工作状态下，当变频器发生故障时，由PLC1控制另一台备用水泵电机投入工频运行，同时发出声光报警，提醒值班人员及时发现和处理故障。也可将控制柜面板上的手动/自动转换开关拨至手动位置，按下相应的起动按钮来启动相应的水泵电机。
图一 中央空调水泵变频改造原理图
3、风机变频改造方案
因为所有风柜的风机均处于全开、正常负荷运行状态，恒温调节时，是由冷风出风阀来调节风量。如果生产车间房间内的温度偏高，则风阀开大，加大冷风量，使生产车间房间内的温度降低。如果生产车间房间内的温度偏低，则需关闭一部分风阀开度，减少冷风量，来维持生产车间房间的冷热平衡。 因此，送入生产车间内部的风量是可调节的、变化的。特别是到了夜班时，人员很少，且很少出入、走动等活动，系统负荷很轻，对空调冷量的要求也大大降低，只需少量的冷风量就能维持生产车间房间的正压与冷量的需求了，故对13台风机全部进行了变频节能改造，利用变频器来对风量进行调节。
中央空调风机变频改造原理图如图二所示，在原有工频控制的基础上，增加7个变频控制柜，采用13台台达VFD-P系列变频器驱动13台风机电机，变频/工频可以相互切换。在工频方式下运行时，不改变原来的操作方式，在变频方式下运行时，变频器在不同的时间段自动输出不同的频率。即13台变频器受时控开关的程序控制，在周一至周五的7：30-23：00设定变频器在45HZ下运行，在周一至周五的23：00后至第二天的7：30及周六、周日设定变频器在35HZ下运行（其运行的频率可根据需要来设定），以改变风机的转速，同时13台变频器与中央监控室的人机界面和PLC实行联机通讯，可以实现远程人机监控。
图二 中央空调风机变频改造原理图
三、中央空调水泵风机变频节能改造效果
为了能直观体现变频改造后的节能效果，我们做了如下的测试：以1#日立机组冷却水泵14#（15KW）和K4风柜4#（22KW）为对象，在它们各自的主回路上加装电度表，先工频运行一星期，每天定时记录电表读数，再变频运行一星期，进行同样的工作，其数据如表1和表2所示。
表1：1#日立机组冷却水泵节能数据统计
1、表1的数据分析：在工频运行时，水泵的负荷变化不是很大，其日用电量在298度左右。变频运行时，由于受外界的环境温度影响较大，故每天的用电量差别较大，但可以看出，变频运行时的日用电量明显要小于工频时的数值。我们以一个星期的总用电量来计算，工频时为2580-891=1689，变频时为5248-4121=1127，则1#日立机组冷却水泵的节电率为：（1689-1127）/1689=33%
2、表2的数据分析：由于风机每天的负荷变化不大，故其用电量比较稳定。可以看出，工频运行时日用电量在350度左右。变频运行时，日用电量在220度左右。以350和220来计算，则K4风柜电机的节电率为：（350-220）/350 = 37%
由上述计算可知：水泵和风机变频改造后平均节能率为35%，在实际使用中，节电效果会更好。
表2：K4风柜节能数据统计
四、中央空调水泵风机变频监控系统
1、系统硬件组成
中央空调水泵风机变频监控系统的硬件结构图如图三所示，它由公司自来水恒压泵、分包装部二楼冷冻泵、质检部老二楼空调机房水泵风机和基因部水泵风机四个子系统组成，对分布在不同部门的19台变频器实施远程监控。各部分说明如下：①、变频器选用台达VFD-P系列变频器，该系列变频器具有高可靠性，低噪声，高节能，保护功能完善，内建功能强大的RS-485串行通讯接口，且RS-485串行通讯协议对用户公开等特点。②、PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心，选用台达DVP24ES01R。利用其通讯指令编好程序，下载到PLC，然后将它与变频器的RS-485串行通讯接口相连接，就可实现与变频器的实时通讯。③、人机界面采用Hitech公司的PWS-3760，彩色10.4寸。它是新一代高科技可编程终端，专为PLC而设计的互动式工作站，具备与各品牌PLC连线监控能力，适于在恶劣的工业环境中应用，可代替普通或工控计算机。其主要特点有：画面容量大，可达255个画面，画面规划简单；使用ADP3全中文操作软件，适用于WINDOWS95/WINDOWS98环境，巨集指令丰富，编程简单；具有交互性好，抗干扰能力强，通讯可靠性高；自动化程度高，操作简单方便，故障率低，寿命长，维修量少。其主要功能有：设计者可依需要编辑出各种画面，实时显示设备状态或系统的操作指示信息；人机界面上的触摸按键可产生相应的开关信号，或输入数值、字符给PLC进行数据交换，从而产生相应的动作控制设备的运行；可多幅画面重叠或切换显示，显示文字、数字、图形、字符串、警报信息、动作流程、统计资料、历史记录、趋势图、简易报表等。④、RS-485串行通讯方式：RS-485采用平衡发送接收方式，它具有传输距离长、抗干扰能力强和多站能力的优点。
图三 变频监控系统硬件结构图
2、人机界面画面设计
本系统人机界面所有画面均由ADP3全中文软件进行设计，有主画面、参数设定、运转设定、参数显示、状态信息、报警信息和帮助等画面，经ADP3软件编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面即可使用。人机界面与PLC之间通过RS232通讯电缆以主从方式进行连接。由PLC对人机界面的状态控制区和通知区进行读写达到两者之间的信息交互。PLC读人机界面状态通知区中的数据，得到当前画面号，而通过写人机界面状态控制区的数据，强制切换画面。参数显示画面之一如图四所示。
图四 基因部中央空调风机水泵1#监控画面
用户需要监视19台水泵风机的电压、电流以及频率的大小。因此为它们分别设置三组数值显示区，分别显示电压、电流与频率值，这是利用元件中的数值显示功能实现的。系统启动后，19台变频器周期性地向PLC回复其工作状态，经PLC处理后送人机界面，这样人机界面就可以实时显示这三组数值。数值的格式、位数和精度等根据实际情况在数值显示的属性框中设置。
3、系统控制方法
本系统要求对分布在不同部门、距离较远的19台变频器实施远程监控，能在中央监控室的人机界面上自动/手动设定、修改和写入频率值与启停各台变频器，可实时监测到中央空调水泵风机电机实际工作电压、电流、频率的大小，并具有声光报警等功能。具体控制方法是：采用一台DVP-PLC、一台人机界面PWS-3760和19台VFD-P系列变频器通过RS-485串行通讯方式组成一个实时通信网络（如图三所示）,在现场设定好19台变频器的通信参数，如控制方式为RS-485通讯指令，通讯地址：1-19，波特率为9600，通讯资料格式等；设计系统PLC程序，程序流程图如图五所示。要求手动控制有即时设定、修改和写入频率值与启停各台变频器等功能，自动控制采用二个时段控制，可以随时设定二个时段值和对应的二个频率值，现使用时段值一：7：30对应频率一 45HZ，时段值二：23：00对应频率二 35HZ。程序设计参照VFD-P变频器通讯协议，采用PLC与变频器间的一些RS-485通讯指令实现系统的远程监控，还可通过打印机实现报表的打印。
图五 系统程序流程图
五、结束语
采用交流变频调速器对中央空调系统的水泵、风机进行节能改造，不但操作简单方便、节约电能降低生产成本，而且大大地改善水泵风机的运行条件，减少水泵、风机、阀门等的维护量。本变频改造项目及监控系统自2002年5月投运以来，已连续运行二年多，系统运行可靠平稳，通讯数据准确及时，使设备管理规范化，提高了工作效率，需要在线改变的量为时段与频率的设定值，采用人机界面作为人机交互工具，简单直观，便于操作。PLC作为中央处理单元，两者在变频监控系统中结合使用，实现了该系统的远程监控、手动即时变频和自动分时段变频等功能，在实际使用中取得良好的效果，值得推广到其他行业应用。
引用 瑞雪照丰年 2007/2/7 21:53:54 发表于2楼的内容
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瑞雪照丰年 发表于 2007/2/7 21:56:32
一般情况下,通过ClO2与水的反应达到净水的目的，但如果ClO2过多则会形成二次污3楼 回复本楼
染，中达电通的净水方案采用台达PLC进行系统自动控制，代替以前用单片机系统，
增加了可靠性，功能性，达到了很好的效果。
关键词：净水设备、可编程控制器(PLC)、人机界面
引言：
工业对发展中国家的经济的发展起到了不可磨灭的作用，特别是中国的今天，工业的发展带动了相关产业的高速发展，成为国民经济重要的支柱之一。但是经过工业迅猛发展的国家都明白，工业的发展也意味着自然环境的破坏，特别是对水源的严重污染，所以对水源的保护，污水的治理，水的净化就显得十分的重要。随着人们生活质量的不断提高，特别是医院、化工实验室等单位，对水的品质也提出了更高的要求，所以根据现状的需要，对更好的净化水的设备也提出了相应的需求。而此促进了净化设备公司的飞快成长，也对控制部分要求更稳定，更可靠！像目前一些净化水设备厂商加大资金与技术的投入，用PLC代替以前的单片机控制系统。
设备控制背景：
系统构成：电源模组+以8051单片机为主，加扩展A/D及I/O芯片搭建的PCB控制板；
系统分析：系统采用单片机实现自动控制系统，由于电路的整体设计不能够很合理，尖峰等保护措施不好，很容量出现电路故障。这也增加了服务，也隐形的增加了产品的成本，影响公司市场的发展，所以用户很想用更可靠的系统来代替原有的系统，以减少服务量，减少综合成本。
原理说明：
化学反应在专门的反应箱里，通过PLC控制两路加热信号并及时的采集PT100温度信号，使反应箱始终保持在设定的温度，再通过PLC发出脉冲对计量泵进行控制加入ClO2药剂量，使适当浓度的ClO2与水的发生化学反应，达到消毒的目的。
控制要求：
1. 温度控制：系统反应需要在指定的温度下进行，所以需要保持反应箱水的温度恒定。
具体方法是设定一温度D414，设定回差D410，超温设定D535。当采集温度D310小于D414时，开始加热，当温度达到D414+D410时停止加热，温度降到D414时再次加热，使温度在设定回差内徘徊，达到恒温的目的。如果温度超过超温设定D535则停止加热并报警。
2. ClO2投加量控制：系统控制需要严格控制加入反应器里的ClO2的浓度，能够使水充分的消毒，又不会太多形成二次污染，所以对氯气的控制精度要求极高。
具体方法是ClO2的投加量根据待消毒水流量和单位投加量计算，尔后，感测器将水中的余氯量反馈到控制器(PLC)，将余氯量与设定值(目标值)进行比较并根据二者的差值确定单位投加量的纠正的速度和幅度，计算出新的单位投加量，从而将投加量控制在合理的范围内，
·水流量×ClO2单位投加量→计量泵的输出频率
·余氯高于设定值(即目标值)后，减小单位投加量，减小量由差值大小控制。
·余氯低于设定值(即目标值)后，增大单位投加量，增大量由差值大小控制。
·检测到的流量信号，经延时后参与运算，延时长短在0~150分钟内可设，经运算后得到控制泵的频率(即控制投加ClO2的量)
·输出控制计量泵的频率计算公式：
3. 报警控制：
·压力水欠压、负压系统超压、缺原料--------报警，停计量泵
·缺水、超温、高温-----报警，停止加热
器件选型：
1.控制器：
采用台达DVP14SS11T2+DVP04PT-S+ DVP06XA-S。主机DVP14SS11T2负责反应箱两路加热信号；并控制计量泵的频率达到控制加入反应箱的ClO2的药量。DVP04PT-S采集反应箱的2路温度信号；
2.显示部分：
采用台达DOPA-A57GSTD及TP04终端显示器。根据最终用户的不同选择采用不同的显示幕。
3.米顿罗（MILTON ROY）LMI电磁驱动隔膜计量泵：（型号P766-y/流量0.08~7.6L/H/压力3.5bar）
供给反应器ClO2，计量泵受PLC脉冲的控制，PLC每发一个脉冲，计量泵动作一次，输出一个冲程的ClO2，最大100次/分钟；计量泵的冲程可以手动调整，即计量泵每动作一次能够输出的液体的量，可设定0~100%范围。
4.氯酸纳、盐酸采用电磁阀开关进行供给。
5.反应箱的温度采集采用标准Pt100，用台达DVP04PT-S
直接采集并转换，十分方便。
6.ClO2浓度采集采用德国普罗名特流体控制（中国）有限公司的CDE 2-mA-2ppm型专用ClO2感测器，可以直接输出4~20mA到DVP06XA-S模块进行采集。
市场分析：
随着人民日常生活的提高，对生产产品时的用水就特别关注，如果水源不洁，又怎幺能够生产出让人放心的产品乃至食品呢？没有好的水，对于化学实验又怎幺能够分析准确呢？没有好的清洁水，医院怎幺能够对病人有足够的保证呢？在很多行业里，都是需要有较好的水来保障下一步骤的顺利进行，所以净化设备将会日益俱增。从国内一些净化厂商来看，目前都有加注资金投入情况，而且销售情况整体较好，厂商也忙得不亦乐乎，所以水处理行业是一个自动化厂商配套的很有前景的一个行业。
小结：
净化水设备厂商的崛起，对于台达PLC来说无疑是一个很好的机会。根据目前接触的几家厂商来看，技术人员对自动化电气实现功能理解还不深刻，需要进行交流培养，也更需要有耐心去推广我们的PLC。在此种小型设备上，台达PLC具有先天优势，体积小，功能强，轻松实现其要求的功能。所以净化水设备是一个设备配套较有潜力的行业，应该把台达的PLC技术应用到更多的净化水设备当中，提高净水设备自动化控制水平，提高控制精度。
引用 瑞雪照丰年 2007/2/7 21:56:32 发表于3楼的内容
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瑞雪照丰年 发表于 2007/2/7 21:58:38
摘要：介绍台达触摸屏、PLC在该系统的应用，并对系统的温控原理作出阐述，同时介绍台达PLC和温控器的通讯在系统中的灵活运用。4楼 回复本楼
关键词：PLC、PID温度控制、触摸屏
一、概述
医药行业是近年发展比较快速的行业，被称为朝阳行业。因此能够在这个领域占有一席之地是我们的一个努力方向。目前我们已经在单头封口机，药液灌注机，自动加塞机，干燥机等多个医药机械上应用我公司的产品。现以口服液玻璃瓶消毒生产线为例， 介绍系统配置及应用。
二、工艺流程及要求
口服液线共包括三部分。首先玻璃瓶先经过清洗机洗涤后，再经过干燥机高温消毒，最后进入灌装封口机。
1.清洗机
清洗机主要适用玻璃瓶的内腔洗涤，它可单机也可联线运行，该机的洗瓶效果完全符合GMP要求。
玻璃瓶经导引带后，通过输瓶机和拨轮转动进入洗瓶转盘，并经多次冲洗，干净的玻璃瓶通过输瓶机进入下一环节干燥机。
2.干燥机
干燥机消毒设备示意图如图1所示，玻璃瓶从入口处进入，碰到传感器1，激活走带机走带，带动瓶从入口走向出口，途经预热区、消毒区、冷却区，只有进口风机、热风机、出口风机、排风机运转，能走带。 如入口处进瓶过快，挤压传感器2，则发出信号去停止前方设备停止进瓶，如出口不畅，传感器3发出信号，停止走带机工作。五个风机中只要有一个停机，就停止加热器运行，并报警显示。检测风机不运行有传感开关装在风机的出口处，风机变频器的故障输出点进入PLC，走带机及各电机的空气开关跳闸接点也都进入PLC，加热器装在炉子的中央顶部，由热风机向下均匀扩散加温。要求对不同型号大小的玻璃瓶进行不同温度的设置，能显示各区的温度值，并有反应温度的走势曲线图，对于进风机、热风机、出口风机要有能检测其风压的数值显示，以确定过滤网是否堵塞。
在正常工作时， 下班后， 当温度下降到100℃以下， 设备能自动关机， 如炉内还有瓶未处理完， 则启动夜间工作， 这样在100℃以下停机后， 还有进口风机， 出口风机工作， 以保证外部的灰尘不能进入炉内。 对于消毒时间， 由PLC采集出口处传感器的数据， 通过速度转化为时间 来显示玻璃瓶在消毒区的消毒时间， 以确保消毒的可靠性。 设备在保障下， 要求能准确显示故障发生点及解决问题对策画面， 并有动画反映生产现场工作情况。消毒完成后进入下一工序灌装封口。
3.灌装封口机
灌装封口机主要用途是将已经生产好的药液经灌装口注入玻璃瓶内。主要控制传输机的速度来实现液体的注入和速度调节。再经过压盖密封玻璃瓶口，整个过程实现自动化控制，保证了产品的高洁净度。
系统配置
对于以上要求， 我们选用中达电通股份有限公司的POP-A系列触摸屏、DVP系列PLC，台达S系列变频器组成一个控制系统， 具体如下:
(1)清洗机：PT型号为DOP-A57CSTD， 该屏是5.7吋彩屏，由于点数不多，所以选用DVP32ES00R2。
(2)干燥机：PT型号为DOP-A75CSTD， 该屏是7.5吋屏， 采用232口进行下载和编程， 采用RS232口和PLC通讯， 选用彩色能很好地反映现场景色， 动画逼真、美观。PLC选用DVP系列， 温度输入单元采用台达DATA4848C1带485通讯的温度控制器，其系统构成如图2所示。
(3)灌装封口机：PT型号为DOP-A75CSTD， 由于需控制瓶体的前进速度，所以选用VFD015S21A去控制封口时瓶体的速度，选用DVP60ES00R2控制上述变频器及其它相应设备。
三、调试运行情况
该系统最重要的是对消毒区温度精度控制的调试， 消毒区的加热系统采用五组电热丝单元加热， 整个温度控制采用可控硅移相调压方式进行，这样的控制方式能达到温度控制稳定，温度调节控制时，工作电流冲击小，并且机器的工作噪声减小，以前该生产线采用的是PWM的开断式继电器控制接触器进行温度调节控制，当时的情况是：生产线试运行时， 出现温度加温时，机器的啪啪频繁接触器声很大，机器造成电流波动也很大，不利于现场工作环境的优化。
在这以后，厂家提出改变加热的控制方案，通过性价比的选择，厂家选定我台达的DVP系列PLC加上台达7.5吋彩屏和带通讯的温控器进行整合方案控制，相比实现同样的功能，某日本品牌产品必须要配温度模块和模拟量输出模块，整体没有价格优势，且温度控制程序复杂，特别是该日本品牌的触摸屏没有停电曲线记忆功能，而在制药行业中，该功能是一个很注重的参数。在调试中，通过触摸屏对温控器的温度设定及相关参数设定，很好的实现了PID温度控制，依靠温控器的专用控制功能，极大的满足厂家的要求，而且还大大减少了程序开发量，厂家的技术人员讲，该方案是一个化复杂为简单的精辟实例。
该系统经调试后， 运行正常。 各方面性能指标均达到厂家要求。
四、结束语
该系统应用于口服液生产线， 主要要求是对消毒温度控制良好， 能对各区温度进行显示， 并对不同工况的消毒温度进行设置。 现场故障一经发生能马上弹出一详细故障对策画面， 经现场工作情况看， 满足设计要求。 同时该系统又可以单独组成独立系统，用户可以独立购买其中任何一个机种。这个系统是一种智能化的专家对策系统， 增强了人机交互性， 提高设备的控制性能， 简化了操作柜设计， 提高了设备科技含量， 体现我台达产品的强大整合能力，使厂家的产品在市场上很有竞争力， 有很大的发展空间。
引用 瑞雪照丰年 2007/2/7 21:58:38 发表于4楼的内容
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引用 匿名 2007/2/7 21:59:10 发表于5楼的内容
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瑞雪照丰年 发表于 2007/2/7 22:01:23
1 引言6楼 回复本楼
【塑料封切机】是加工塑料包装袋不可或缺的机械设备；定位精度、速度和稳定性直接影响到所生产胶袋的质量和生产效率。为了提高设备的可靠性和提升设备的生产效率，中达电通开发了自动控制封切机系统，以PLC、变频器、伺服、人机界面，取代旧有复杂的“继电—接触器及刹车离合器等控制机构”，使客户在原有的成本上，得到更高的价值服务。该系统是中达电通又一个典型的系统整合成功应用案例，整个系统根据台达产品在系统整合方面的特点,采用台达DVP-ES PLC、台达VFD-A变频器、台达ASDA伺服驱动器及台达DOP-A人机界面；在保证工艺控制要求的情况下，大大提高了系统效率(生产效率)，同时亦为客户降低了维护成本及采购成本 ( One Stop Shop Order )，为用户提供了高附加值的解决方案。本系统主要效能包括：
（1） 效率提高
（2） 生产良品率提高
（3） 封切精度提高
（4） 方便调适
（5） 运行平稳
（6） 操作简便
2. 工艺简介
2.1. 工艺说明:
主要工艺过程包括三大部份：送料、封切、出料(成品).
主要过程为封切动作,主要有以下几种情况: 白袋封切运行、色标封切运行与回切封切运行，主要工艺详述如下:
（1） 白袋封切运行工艺：
系统上电
·温度控制设备会先调节封刀的温度，使封刀的温度达到设定的需要,手动调整切刀的位置,达到封切长度的需求。
·调节变频器使送料、封切速度及出料的速度达到产量要求,一般情况由变品器速度决定封切速度,工艺中要求封切中变频器单个运行速度一定要大于伺服送料速度。
·调整送料直流电机速度,使送料速度与变频器速度配合,通过直流电机的速度达到一定的张力控制,保持原料的平直.
自动运行模式
·变频器通过机械连杆装置使送料、出料、封切的速度达到协调控制,送料与出料同步进行。
·封切刀在主电机通过机械传动装置控制封切刀上下往复运动
·封切完一个胶带，通过传感器触动PLC对封切工作计数一次
·当系统接到人机界面或控制盘上按下停止键,系统会立即停机,封切刀会停止运行回复到高位处,方便手动排除故障,取出问题的胶带.
·在系统设定的批量生产个数将到达前，系统会提示报警，到达批量生产个数系统将自动停机并将计数值清为零；待系统停机达到继续运行时间，系统会继续自动运转(不需按激活按钮)，从新开始计数。
手动运行模式
·手动运行工艺与自动运行工艺要求一样，唯一差别在于如果系统设定在手动运行模式,则当批量个数到达后,系统会自动停机,需要再次按下激活按钮后,系统才会再次运行。
(2)色标封切：
·色标封切的工作原理与白袋运行原理相似，也是封切刀在低位时伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带以系统设定的塑料袋长度转动一次。
·色标封切与白袋运行的差异在于色标封切时，会产生累积误差,累积误过大时会影响到塑料袋封切的品质,所以色标封切到达一定的累积误后,就要进行停机及误差俌正。
·色标封切 - 封切刀到达低位点时,系统会自动对批量计数一次，同时每追到一次色标信号时计数一次(当没追到色标信号时，追色不计数，)批量的计数次数与色标的计数次数的差值等于设定的追色误差次数时，系统停机且报警。
·追色最理想的情况是使用色标信号来控制封切及停机,这样可以做到封切没有累计误差；由于封切机对精度要求0.5mm，一方面强调速度，故可以根据客户需求自行选择.
(3) 回切功能:
·系统回切功能的目的是为了防止”在封切时由于温度太高导致塑料袋溶化与辊轮相粘,造成下次送料在切刀处堆积”的缺失。
·当系统设定为回切功能开始送料时,伺服先会反转回切设定的长度距离后停止,然后再正转 ”回切长度和设定袋长距离之和”后停止。
·回切运行时，需在人机上设定的口袋长度,采用回切会降低系统精度,所以使用过程中我们将回切速度开放给客户,以利客户调整速度改善精度.
2.2. 工艺规格要求
·10-900mm胶袋，生产约140-60个/分钟。
·长度误差在0.5mm内。
·胶袋封口处温度线，需结实耐拉。
·既可定长封切，又可追色封切并具有回切功能。
·追色封切时，连续在设定误差次数内检测不到色标信号，要自动停机报警。
·要有预警功能（即生产快到设定批量时，要提示警报）。
·封切刀电机调速，送料电机调速，出料电机、伺服电机调速功能。
·自动/手动模式运行,具有手动调试功能。
3系统简介
根据封切机系统的特点和功能要求，将整个系统主要分为控制系统、伺服驱动系统、监控系统、变频器调速系统四大部份。
PLC控制系统
控制系统采用台达DVP ES系列的PLC作为主控核心，台达DVP-14ESPLC 具有8个输入点及6个输出点，该PLC主机自带两个串行通讯口，一个为RS485通讯口另一个为RS232通讯口。
选用ES PLC的原因：
·在原有的成本基础上，提供高厂商产品的附加价值。
·ES PLC 俱有的双通讯口,可以运用通讯的方式，简化系统程序以及配线,完成系统整合与控制。
·PLC对伺服的控制是以通讯的方式完成，而不是由传统的PLC发送脉冲的形式来控制伺服；以通讯的方式对伺服位置、转速、、等参数进行设定与控制,具有精确度高,成本低的特点。
·与台达伺服、人机界面．．等产品，可透过通讯及内部协议，更强化了工作效率。
·台达伺服特有的定位功能,是我们实现封切机单轴控制的关键。台达伺服编码器10,000线以及伺服内部自带定位模块的功能，使我们在同等精度的情况下,PLC的运行速度能远远高于其它品牌PLC；同时因为伺服俱有输入\输出的灵活定义性能，省去了PLC对的定位需求，也使开发过程变得简单、容易。
整个控制系统是以PLC的输入输出实现逻辑控制,通过通讯来实现对伺服的控制、人机命令的执行及状态的显示。
PLC 系统架构图
监控系统 -- 人机界面
台达人机界面采用先进Windows RTOS的技术，系统俱备多任务及实时性的功能，所以比传统单工系统人机界面俱有速度快、响应快及稳定性高等优势。
本系统使用台达DOP-A系列5.7”单色人机界面，对系统进行操作、监控制和参数的设置，主要的工作包括：
·运行模式选择(手动、自动)
·控制功能(运行,停止,寸动前进,寸动后退,清零,追色,补码,回切功能选择)
·参数的设置(封切速度、批量、停机时间、总数、切带长度、封切速度、误差次数)
·监控及报警讯息
.人机界面操作方便，故障、报警信息简要明朗，通过人机界面可以大大方便操作员对塑料封切机的控制,提高生产效率。人机主要画面参考如下:
伺服驱动系统
台达ASDA系列伺服由低惯量100W到中惯量3KW产品齐全，其功能除了传统伺服驱动位置控制、速度控制及扭力控制外，更开发了伺服驱动的新技术—强健性控制；所以ASDA系列伺服俱有响应速度快、低转速具有高刚性而且非常稳定运转等优异的特性。
伺服系统是封切机的执行机构，它的好坏直接影响到切袋的精度和系统的稳定性。本系统充分展现了台达伺服系统的优势 – 【通讯能力及内含NC控制器的功能】，PLC通过通讯的方式与ASDA伺服进行控制，达到高精度、高速度的要求。
变频器调速系统
变频器调速系统主要是对系统的送料速度、封切速度、出料速度进行调节控制，使送料、封切、出料达到很好的协调工作。本系统由成本和操作人员的习惯考量,仍采用了旋钮式的变频器调速装置,此方案俱侑有方便、直观的特点。
其它辅助系统
系统其它辅助系统还包括温度控制系统和气动打孔装置。温度控制系统采用了简易温度控制调节系统，通过调节温度盘的旋钮,可以调节到用户需要的恒定温度,该系统具有方便调节、价格低廉、恒温性好、、等特点。气动打孔装置主要是对塑料包装袋(有的食品包装袋需要打孔)进行打孔，通过安装在轮轴上的位置传感器，当轮轴转到设定的位置后，信号会触发气阀打开，完成打孔的动作。
4． 操作与调试
机械设计时，需要满足:
·(主)变频器频率工作在60Hz时，切刀与封刀来回往复运动达140次/分钟。
·在满足伺服电机的实际连续运行转速要小于或等于其额定转速及其它特性的要求下，伺服机构的传动比及出料辊的外径的合理设计是满足工艺要求（1）的关键。
伺服传动机构采用同步带传动，伺服编码器脉冲数为2500P/R，故其本身误差远远小于0.5mm，引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑，或者由于送料端的送料速度小于出料辊的出料速度，造成出料辊与塑料薄膜之间的相对滑动；故需要根据伺服电机的起停速度调整合适的加减速时间，调整送料变频器频率使其送料速度要大于出料辊的出料速度，调整结果要以出料辊与塑料薄膜之间不发生相对滑动为准。
温控器的设定温度一般设定在200℃左右，根据主电机的转速高低适当微调温控器的设定温度 (以胶袋封口处结实耐拉为合格的标准)。需注意当主电机转速较快时，封刀上下往复运动快，封口时间短，若封刀温度偏低，会导致胶袋封口处不牢；当主电机转速较低时，封口时间长，若封刀温度偏高，会导致胶袋封口处烫穿。
PLC程序根据伺服机构的机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及出料辊的周长，可计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲时，伺服电机就驱动出料辊转动带出一定长度的胶袋`。如此即可实现定长控制。
色标封切时，PLC若在设定批量内检测不到时色标累计达到设定的保护值，PLC需停止各电机运转，并提示报警。
当回切功能运行开时,需确认设定回切长度是否工作正常及切袋是否准确完善。
外接旋钮调位器可对主电机、送料电机、出料电机进行调速；人机界面上伺服速度的设定值可对伺服调速。
系统包括:自动运行模式、手动运行模式及手动调试模式；自动/手动运行模式为生产操作模式，手动调试模式在调机或维修时使用。
5． 本系统使用以下产品
（1）台达ES系列 PLC ( DVP-14ES)
（2）台达A Type变频器 ( VFD007A23A /VFD004A23A )
（4）台达ASDA系列伺服
（5）台达DOP-A人机界面
（6）SICK公司KT5-2 色标感应器
（7）温度控制盘
（8）气动打孔装置
6．总结
提供客户【稳定可靠的系统集成方案】是中达电通经营的宗旨，此次【塑料封切机】项目，中达电通结合了台达PLC、台达变频器、台达伺服和台达人机界面..等自身产品，为客户开发了一套稳定可靠的系统，不但满足了客户工艺的要求，更提高了客户设备的可靠性和提升了客户设备的工作效率，再次证明中达电通为提供客户【稳定可靠的系统集成方案】的精神努力不懈。
引用 瑞雪照丰年 2007/2/7 22:01:23 发表于6楼的内容
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引用 瑞雪照丰年 2007/2/7 22:36:04 发表于7楼的内容
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ytzidonghua 发表于 2007/2/9 8:38:48
8楼 回复本楼分这么多次发完了
谢谢
引用 ytzidonghua 2007/2/9 8:38:48 发表于8楼的内容
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引用 218hty 2007/2/9 10:34:23 发表于9楼的内容
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引用 bubli 2008/9/19 20:20:26 发表于10楼的内容
