人机界面和PLC在双盘收线机中的应用

本文摘要：本文介绍了博基工控的BK-X86系列人机界面和SIEMENS S7-200系列PLC在双盘收线机中的应用，给出关键的控制系统结构及程序设计结构和设计。

1、引言

    随着电线电缆行业飞速发展，高效节能、自动化程度高的设备越来越受人们的欢迎，双盘收线机便是其一。双盘收线机适用于电线电缆行业的盘式收线，它具有收线速度高、定长自动高速换盘、在换盘过程中设备部降速、不停机、上下盘气动升降、气动夹紧线盘等功能，它将气路控制盒多种检测元件结合在一起，具有复杂的控制过程。由于PLC运行可靠性高，程序编制灵活多样，适用环境能力强，使用方便，维护和保养简便等优点。因此，利用PLC和人机界面对双盘收线机进行控制，代替复杂继电器控制线路，有利于提高设备的可靠性和利用率。

2、双盘收线机的构造和工作原理

本机由收线装置、排线装置、托盘装置、气动系统和机身电器控制系统组成。气动升降上下线盘，气动夹紧和放松线盘，气路中备有压力控制器，当压力低于设定值时，不能开机或自动停机。收线从空盘到满盘自动调速。排线为单独电机传动，用交流变频或直流调速控制。盘距（盘线间距）调节用交流变频电机控制。换盘用的电机是用交流电机直接启动，由定长信号控制其从左到右（或从右到左）自动换盘，或由操作者手动换盘及人工上下线盘。刹车系统用气动控制碟形刹车盘。双盘收线机工作流程见图1。  

3、PLC的程序设计

双盘收线机共有15个控制按钮，26个检测点作为输入点；执行元件共有22个，其中电磁阀12个，其他执行元件10个。控制系统的PLC采用数字I/O模块，负责对定长、计长、速度等数据的实时采集和对设备的运行状况进行检测，通过输出来调整各个动作的协调性，用于控制左盘、右盘、排线、换盘及报警和警告等开关量和模拟量的输出。系统采用STEP7-Micro/WIN32 V4.0 SP#编程软件，根据工艺流程及控制系统的要求，用梯形图方式进行编程，PLC主要流程图见图2。

    编程方式主要分为4个部分：手动调节、自动调节、故障自诊断及逻辑输出等程序。手动调节用于设备调试，自动调节用于设备正常运行，故障自诊断用于显示故障。由于许多动作时重复使用，因此须将相同的动作对应的放置，防止编程混乱。流程图中A与B在系统运行过程中循环使用，直到认为停机或出现故障而自动停机。根据多次现场调试经验，总结出一下几点故障类型：（1）气路故障，导致故障不能复位，系统不能运行；（2）电器检测元件故障，例如检测元件不到位干活元件损坏；（3）收线机换盘时收线速度不等，收线过松过紧，导致故障的发生；（4）左盘运行时，右盘检测不到信号，以警告使用者；在换盘时，警告尚未消除，即出现故障，系统停机；反之亦然。在故障发生时，系统通过PLC检测将故障信息显示在人机界面上，并发出报警信号，提醒维护人员进行维修。

4、人机界面的选型与设计

人机界面的作用是对控制系统的监视和管理，如根据检测结果显示出警告或故障。考虑该系统控制信号和检测点比较多，通过人机界面传递信息简单，以及处于性价比等方便的考虑，选用北京博基工控研发生产的BK-X86系列人机界面。该系列人机界面主要分为初始信息传递、警告与故障显示报警和状态显示数据处理三个部分。

PLC系统检测所有的输入信号，根据动作要求进行逻辑判断，给出故障或警告，通过三色灯提醒现场工作人员进行现场处理，同时触摸屏显示故障位置及相应解决办法，故障解除以后才能正常运行。人机界面的工作流程示意图见图3。

5、结束语

    北京博基工控研发生产的人机界面性能稳定、性价比高，有利于降低企业的生产成本，保证产品质量，因此，在企业中得到了广泛的应用。利用PLC和人机界面对复杂运行过程进行简化处理，有利于设备维护与修理，并为企业带来巨大社会和经济效益。该系统在工业现场控制方面，以其良好的控制性能，赢得客户的广泛赞誉。