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台达机电产品在中空纤维生产线上整合应用

中达电通股份有限公司
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中达电通公司 沈阳机电业务处 FAE           孙承志
摘  要:本文主要介绍台达机电产品在中空纤维生产线上的良好整合应用,体现了台达机电产品在电气控制系统上整合应用的高性价比、技术方案优势。
关键字:PLC  人机界面  温控器  RS485通讯
1 引言
中空纤维是一种特殊化学材料,主要用于服装材料加工和制造。含有中空纤维成分的纺织材料具有质地柔软,透气性好,结实耐用等优点,被广大纺织轻工业普遍采用。本文介绍的生产线专门用于生产中空纤维这,其电气控制系统完全采用台达机电产品集成,以单一自动化技术平台实现化纤工艺和技术生产要求。
2 工艺自动化系统
2.1 工艺流程
原料甲和原料乙以某种比例配比方式混合后输送出去,经过齿轮泵搅拌均匀后送往凝胶槽挂胶上料,再经过水洗槽水洗,由牵丝轮带动中空纤维进入绕丝槽处理,最后由绕丝轮将中空纤维成品卷绕成型。生产线系统主要由配料罐甲、配料罐乙、齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、牵丝轮、绕丝槽、绕丝轮等部件构成,如图1所示。
2.2 控制内容
齿轮泵速度和齿轮泵、配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮温度控制。需要电气控制系统控制齿轮泵旋转速度,从而达到控制出料量和出料速度,在工艺要求的温度下原料分别经过齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、绕丝槽、绕丝轮等溶液处理,系统要求根据不同规格产品设定并控制齿轮泵,配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮内溶液温度,同时要求显示牵丝轮和绕丝轮的旋转速度,系统能够根据需要随时存储工艺参数。

                       图1 工艺流程画面
 
3 自动化系统设计
3.1控制系统原理
制系统原理如图2所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能,可以提供给用户3个COM接口,方便与外围工控设备通讯联机。COM1:RS232通讯方式与下位PLC连接,进行生产线工艺参数设置和读取;COM2:RS485通讯方式与一台变频器连接,可以进行变频器给定频率设定,显示输出频率、输出电压、输出电流、报警信息以及大致原因等参数,同时可以通过人机界面通讯控制起动、停止变频器;COM3:RS485通讯方式与6台温控器连接,可以显示温度设定值、当前值,还可以通过通讯设定这6台温控器通讯站号、PID参数等内容值。
台达机电产品通讯协议符合标准的MODBUS通讯协议,使得台达机电产品整合应用时通讯连接方便、稳定。人机界面COM2、COM3通讯口均支持RS485通讯方式,该方案应用COM2口与变频器VFD002S21A相连,人机界面直接读取变频器内部参数;应用COM3口直接连接6台DTC系列温控器,实时读取相应槽位SV、PV值,采用PID温度控制方式达到准确控温效果,可以通过人机界面分别设置P、I、D相关参数以及实现通讯协议自动同步功能。

                      图2 控制系统原理
 
3.2系统配置与通讯
(1)配置。控制系统方案配置如表2所示。表2列出的配件是生产线控制系统主要元器件,此外还包括低压电器(低压断路器、继电器、按钮、指示灯等)、检测传感器(K型热电偶、PT100热电阻、接近开关等)元器件,此处不予赘述。
表2 系统配置
序号
元件名称
型号规格
数量(台)
备 注
1
电源模块
DVPPS02
1
DC24V
2
PLC
DVP12SC11T
1
高速计数
3
变频器
VFD002S21A
1
 
4
温控器主机
DTC1000V
1
人机通讯
5
温控器扩展
DTC2000V
5
人机通讯
6
编码器
ES3-10CG6941
3
1000PPR
7
人机界面
DOP-AE80THTD
1
3*COM口
 
(2)通讯。巧用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果,上面的程序就是一个应用例子,将PLC程序运算的数据结果赋给变频器作为给定频率,实际上可以编辑更多的宏指令代替PLC程序,可以灵活的实现数学运算和流程控制,但是要结合人机界面画面程序注意考虑程序容量和执行效率。为了确保通讯畅通,必须将人机模组参数项通讯口通讯协议、通讯格式分别和变频器、温控器相应参数设置一致,本例中COM2和COM3通讯格式均为:RS485,19200,7,E,1。
人机界面CLOCK  Macro宏指令介绍:
SELECTCOM(1)                           ;选择通讯口;
(2#1@INVERTER-2001) = (1@D514)          ;赋值语句;
END
3.3 转速控制
系统转速控制由PLC控制变频器实现。DVP12SC型号PLC具有8DI、4DO,具有高速计数和高速脉冲输出功能,本项目采用输入点X1、X10、X11分别采集三路旋转编码器脉冲信号,对应PLC内部高速计数器软元件分别是C236、C243、C245,分别对应齿轮泵、牵丝轮、绕丝轮速度,前者齿轮泵速度要求精确控制,调试时较有难度,后二者速度只要求实时显示,不要求精确控制。由于变频器低频运转时电机速度较慢,所以利用60ms定时中断程序采集编码器脉冲差值波动较大,测速不准确,只能改变软件算法,程序通过特殊辅助继电器M1012和M1013组合应用完成速度检测,M1013是1S时钟脉冲,M1012是100ms时钟脉冲,具体做法就是,采用M1013采集各路编码器1S内积累的脉冲数量,再利用M1012时钟脉冲进行脉冲数量平均值计算,得到趋于合理、稳定的脉冲数量值,再经过程序处理转换为旋转速度,实际证明这种方法还是能够满足客户要求的,效果良好。
3.4 人机界面设计
台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮,可以将人机某个画面以后缀名为JPG的文件格式存储在USB存储盘中,方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。系统工艺参数存储画面如图3所示。按下图3“存储”按钮后,该画面就以JPG文件格式存储在U盘中,文件名以日期+画面序号命名,如果U盘未插在人机背面,会显示未找到存储盘报警。

                图3 系统工艺参数存储画面
 
4 结束语
    中空纤维生产线项目结合台达机电HMI、PLC、变频器、温控器、编码器等机电产品,为客户开发了一套稳定可靠的系统,该生产线自投产以来运行正常,不但能够满足现场工艺要求,而且更提高了设备稳定性和生产产品质量和工作效率,证明中达电通是客户值得信赖的合作伙伴。
参考文献
[1]台达DVP-PLC应用技术手册程序篇.
[2]台达DOP系列人机界面应用技术手册.
[3]台达VFD-S系列交流变频器使用手册.
 

 
 
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