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PLC和觸摸屏在HXFA368條并卷聯(lián)合機中的應(yīng)用

中達電通股份有限公司

    摘  要： 以臺達PLC和觸摸屏為控制核心，通過與變頻器、傳感器和電磁閥構(gòu)成高效、可靠、先進的控制系統(tǒng)，用 PLC實現(xiàn)對電磁閥及變頻器的控制，利用觸摸屏對工作過程進行實時監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析及故障監(jiān)控，使HXFA368型條并卷聯(lián)合機具有自動化水平先進和生產(chǎn)效率高等特點。

    關(guān)鍵詞：PLC、觸摸屏、變頻器、HXFA368型條并卷聯(lián)合。

1、引言
    HXFA368型條并卷聯(lián)合機在紡紗的整個過程中是個瓶頸環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，后邊整個生產(chǎn)過程就無法進行，所以要求設(shè)備控制系統(tǒng)穩(wěn)定、性能可靠、使用方便和自動化程度高等特點。該控制系統(tǒng)將可編程序控制器（PLC）運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高和抗干擾能力強等特點與觸摸屏操作簡單、功能強大、界面友好直觀的特點結(jié)合在一起使用，使該系統(tǒng)具有很好的人機交互功能，在生產(chǎn)應(yīng)用中取得很好的效果。

2、工藝流程及硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
    HXFA368條并卷聯(lián)合機主要由成卷部分、牽伸部分、電氣控制柜組成，結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，在紡織備中起著承上啟下的作用，其部分工作流程見圖1：

                                圖1工作流程圖

    系統(tǒng)采用中達電通公司DVP-60ES00R主機和DVP32XP（擴展模塊）系列可編程控制器作為中心控制單元，輸入點數(shù)52點，輸出點數(shù)40點，共計92點。操作顯示單元選用中達電通公司DOP-AE10THTD65536系列觸摸屏，電機驅(qū)動選用中達電通公司VFD110B43A系列變頻器控制。

    在設(shè)備上共安裝48個傳感器和8個限位開關(guān)，其主要作用是負責各動作的定位、棉條有無的檢測和脈沖信號的采樣，傳感器的輸出信號都為開關(guān)量，以常開或常閉觸點接入控制器的輸入端子，選用24v直流電磁閥，直接用PLC的各輸出點驅(qū)動電磁閥。設(shè)備通過一個電機和10個氣缸完成系統(tǒng)機電氣一體化控制，達到了設(shè)備的工藝要求。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計
    系統(tǒng)設(shè)計軟件流程圖如圖2所示。

                      圖2：程序流程圖

3.1系統(tǒng)初始化
    每套控制程序初始化都是必需的，每一次PLC上電或?qū)LC強制復(fù)位都要初始化，主要對在程序中使用的各種計數(shù)器、定時器、寄存器等進行復(fù)位和設(shè)置，同時保留上次運行需要記憶的各種數(shù)據(jù)，完成運行前的各項準備工作。

3.2工作程序
    工作程序由通信程序、計數(shù)程序和步進程序等組成，下面對各部分進行陳述。
    通信程序采用MODBUS通信協(xié)議來完成PLC與變頻器之間數(shù)據(jù)的傳輸，MODBUS通信協(xié)議指令如下：
    LD    M1200
    MOV  H86  D1120         設(shè)置通訊格式
    SET   M1120              通訊格式保持
    MOV  K100  D1129        通訊時間超時設(shè)定
    LD    M1129
    SET   M1122              置位送信要求
    LDP   M1012
    MODRD  K1  H2101  D40  將D40所存數(shù)據(jù)寫入變頻器地址H2101
    LD    M1127              接收完畢
    RST   M1127

    設(shè)備運行速度經(jīng)計算轉(zhuǎn)化成頻率，系統(tǒng)軟件通過MODWD指令將轉(zhuǎn)化后的頻率寫入變頻器地址，最后由變頻器驅(qū)動變頻電機運轉(zhuǎn)來拖動設(shè)備運行，另外通過MODRD指令讀取變頻器的運行狀態(tài)（溫度、頻率、電流）數(shù)據(jù)，通過觸摸屏顯示出來，以便用戶對變頻器運行狀態(tài)的查詢，通過變頻器溫度、頻率、電流等數(shù)據(jù)判斷變頻器及設(shè)備運行是否正常，及時對設(shè)備進行維護，達到安全生產(chǎn)。

    計數(shù)程序主要是對計數(shù)傳感器采集的脈沖信號進行處理，通過高速計數(shù)器C235來記錄脈沖信號，每經(jīng)過一個計數(shù)周期后就將C235所記錄的脈沖信號數(shù)進行計算，轉(zhuǎn)化成棉網(wǎng)的長度，經(jīng)過幾個計數(shù)周期，采集的脈沖數(shù)經(jīng)累計后到達了用戶設(shè)置長度，電機停止運行，完成其他一些列動作。

    由于該設(shè)備在運行過程中執(zhí)行動作比較多，所以在程序設(shè)計時采用了步進指令來完成這些動作，一個步進指令必須執(zhí)行三個任務(wù)：
    1、驅(qū)動輸出線圈
    2、指定轉(zhuǎn)移條件
    3、指定步進點的控制權(quán)要轉(zhuǎn)移給那一個步進點。

    下面是設(shè)備控制程序部分步進指令
    STL  S0     步進從初始狀態(tài)S0開始
    LDI  X25    空管檢測，無空管及X25=OFF 轉(zhuǎn)移到S20步進點
    SET  S20
    LD   X25    空管檢測，有空管及X25=ON 轉(zhuǎn)移到S21步進點
    TMR  T31    延時后轉(zhuǎn)移到S21步進點
    OUT  M132  驅(qū)動繼電器M132
    LD   T31
    SET   S21
    RET

    控制動作程序利用步進指令編寫使得程序思路明確、條理清晰，在相關(guān)的動作互鎖上容易處理，設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試時也容易查錯。

    根據(jù)設(shè)備工藝要求控制程序具有停止、自動、調(diào)試三個工作狀態(tài)，當設(shè)備被指定在停止狀態(tài)時，除了通信程序外，其余程序都被禁止運行。當設(shè)備被指定在調(diào)試狀態(tài)下時，PLC只能運行通信程序和調(diào)試程序，此時，通過觸摸屏可以對設(shè)備動作進行單步執(zhí)行，同時，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以在調(diào)試狀態(tài)下進行故障排除。當設(shè)備被指定在自動工作狀態(tài)時，按下啟動按鈕，設(shè)備將按圖1流程圖所示進行工作。

3.3人機界面
    控制柜上人機界面可使過程可視化，智能化，方便系統(tǒng)調(diào)試，增強系統(tǒng)故障之后的恢復(fù)能力，改善系統(tǒng)的可維護性，降低運行成本。

    根據(jù)畫面顯示信息量采用十八個畫面，各畫面之間通過觸摸鍵進行切換，同時觸摸屏上各類組件的內(nèi)存單元和與PLC中數(shù)據(jù)存儲區(qū)的的單元相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成系統(tǒng)整體監(jiān)控。根據(jù)設(shè)備工藝要求設(shè)計了參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)調(diào)試、故障信息查詢參數(shù)設(shè)定等畫面。

                         參數(shù)設(shè)定畫面

    參數(shù)設(shè)定畫面主要是為了給現(xiàn)場操作人員進行設(shè)備工藝參數(shù)調(diào)節(jié)使用的，根據(jù)棉紡工藝的不同，對棉卷大小進行調(diào)節(jié)，設(shè)備運行速度調(diào)節(jié)，棉卷滾出停止位置調(diào)節(jié)，動作的快慢進行調(diào)節(jié)等。系統(tǒng)調(diào)試畫面是為設(shè)備調(diào)試和故障排除而設(shè)計的，通過此畫面的24個按鈕，可以對動作流程圖中的每個動作進行單步執(zhí)行來進行故障排除和設(shè)備調(diào)試。故障信息查詢畫面提供了故障報警和歷史數(shù)據(jù)查找功能，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，屏上主畫面出現(xiàn)故障原因，點擊信息查詢按鈕故障報警畫面分析報警原因，觸摸屏提供了一個十分靈活和友好的窗口，方便現(xiàn)場人員的使用，增強了系統(tǒng)的可操作性。

    在對DOP-AE10THTD65536觸摸屏進行組態(tài)設(shè)計開發(fā)過程中，運用宏指令對控制程序進行了安全保護，防止用戶對控制程序私自修改，造成事故發(fā)生，以下是部分宏指令：
    $133 = (1@D1003)         將控制程序內(nèi)存校驗和送給觸摸屏內(nèi)部存儲器$133
    IF $133 != 13877(DW)    將控制程序大小與原始控制程序內(nèi)存校驗和做對比
    CLRB (1@M1072)            禁止PLC運行
    ENDIF
    該段宏指令禁止了用戶對PLC控制程序的隨意修改，提高了設(shè)備的安全性。

4、結(jié)束語
    HXFA368條并卷聯(lián)合機是集機、電、氣為一體化的自動化設(shè)備，基于臺達PLC和觸摸屏進行自動控制是整機一個很重要的組成部分，具有系統(tǒng)穩(wěn)定、操作方便、性能可靠等特點，該設(shè)備投入運行后受到用戶的一致好評。

參考文獻：[1]顧戰(zhàn)松．陳鐵年．可編程控制器原理及應(yīng)用．北京：國防工業(yè)出版社，1996
　　         [2]楊駿，劉光漢．觸摸屏結(jié)合可編程序控制器的應(yīng)用．機電工程，1997

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