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PLC和觸摸屏在HXFA368條并卷聯(lián)合機(jī)中的應(yīng)用

中達(dá)電通股份有限公司

    摘  要： 以臺(tái)達(dá)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(jìn)的控制系統(tǒng)，用 PLC實(shí)現(xiàn)對電磁閥及變頻器的控制，利用觸摸屏對工作過程進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jī)具有自動(dòng)化水平先進(jìn)和生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

    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(jī)在紡紗的整個(gè)過程中是個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，后邊整個(gè)生產(chǎn)過程就無法進(jìn)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(dòng)化程度高等特點(diǎn)。該控制系統(tǒng)將可編程序控制器（PLC）運(yùn)算速度高、指令豐富、功能強(qiáng)大、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)與觸摸屏操作簡單、功能強(qiáng)大、界面友好直觀的特點(diǎn)結(jié)合在一起使用，使該系統(tǒng)具有很好的人機(jī)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(jì)
    HXFA368條并卷聯(lián)合機(jī)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(dá)電通公司DVP-60ES00R主機(jī)和DVP32XP（擴(kuò)展模塊）系列可編程控制器作為中心控制單元，輸入點(diǎn)數(shù)52點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)40點(diǎn)，共計(jì)92點(diǎn)。操作顯示單元選用中達(dá)電通公司DOP-AE10THTD65536系列觸摸屏，電機(jī)驅(qū)動(dòng)選用中達(dá)電通公司VFD110B43A系列變頻器控制。

    在設(shè)備上共安裝48個(gè)傳感器和8個(gè)限位開關(guān)，其主要作用是負(fù)責(zé)各動(dòng)作的定位、棉條有無的檢測和脈沖信號(hào)的采樣，傳感器的輸出信號(hào)都為開關(guān)量，以常開或常閉觸點(diǎn)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(diǎn)驅(qū)動(dòng)電磁閥。設(shè)備通過一個(gè)電機(jī)和10個(gè)氣缸完成系統(tǒng)機(jī)電氣一體化控制，達(dá)到了設(shè)備的工藝要求。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(qiáng)制復(fù)位都要初始化，主要對在程序中使用的各種計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、寄存器等進(jìn)行復(fù)位和設(shè)置，同時(shí)保留上次運(yùn)行需要記憶的各種數(shù)據(jù)，完成運(yùn)行前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

3.2工作程序
    工作程序由通信程序、計(jì)數(shù)程序和步進(jìn)程序等組成，下面對各部分進(jìn)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(shí)間超時(shí)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(yùn)行速度經(jīng)計(jì)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(dòng)變頻電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來拖動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，另外通過MODRD指令讀取變頻器的運(yùn)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(yùn)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(yùn)行是否正常，及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，達(dá)到安全生產(chǎn)。

    計(jì)數(shù)程序主要是對計(jì)數(shù)傳感器采集的脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，通過高速計(jì)數(shù)器C235來記錄脈沖信號(hào)，每經(jīng)過一個(gè)計(jì)數(shù)周期后就將C235所記錄的脈沖信號(hào)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)化成棉網(wǎng)的長度，經(jīng)過幾個(gè)計(jì)數(shù)周期，采集的脈沖數(shù)經(jīng)累計(jì)后到達(dá)了用戶設(shè)置長度，電機(jī)停止運(yùn)行，完成其他一些列動(dòng)作。

    由于該設(shè)備在運(yùn)行過程中執(zhí)行動(dòng)作比較多，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了步進(jìn)指令來完成這些動(dòng)作，一個(gè)步進(jìn)指令必須執(zhí)行三個(gè)任務(wù)：
    1、驅(qū)動(dòng)輸出線圈
    2、指定轉(zhuǎn)移條件
    3、指定步進(jìn)點(diǎn)的控制權(quán)要轉(zhuǎn)移給那一個(gè)步進(jìn)點(diǎn)。

    下面是設(shè)備控制程序部分步進(jìn)指令
    STL  S0     步進(jìn)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(jìn)點(diǎn)
    SET  S20
    LD   X25    空管檢測，有空管及X25=ON 轉(zhuǎn)移到S21步進(jìn)點(diǎn)
    TMR  T31    延時(shí)后轉(zhuǎn)移到S21步進(jìn)點(diǎn)
    OUT  M132  驅(qū)動(dòng)繼電器M132
    LD   T31
    SET   S21
    RET

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

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

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

    根據(jù)畫面顯示信息量采用十八個(gè)畫面，各畫面之間通過觸摸鍵進(jìn)行切換，同時(shí)觸摸屏上各類組件的內(nèi)存單元和與PLC中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)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(jìn)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(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)備運(yùn)行速度調(diào)節(jié)，棉卷滾出停止位置調(diào)節(jié)，動(dòng)作的快慢進(jìn)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(jì)的，通過此畫面的24個(gè)按鈕，可以對動(dòng)作流程圖中的每個(gè)動(dòng)作進(jìn)行單步執(zhí)行來進(jìn)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(bào)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(diǎn)擊信息查詢按鈕故障報(bào)警畫面分析報(bào)警原因，觸摸屏提供了一個(gè)十分靈活和友好的窗口，方便現(xiàn)場人員的使用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可操作性。

    在對DOP-AE10THTD65536觸摸屏進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，運(yùn)用宏指令對控制程序進(jìn)行了安全保護(hù)，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(yàn)和送給觸摸屏內(nèi)部存儲(chǔ)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(yàn)和做對比
    CLRB (1@M1072)            禁止PLC運(yùn)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(jī)是集機(jī)、電、氣為一體化的自動(dòng)化設(shè)備，基于臺(tái)達(dá)PLC和觸摸屏進(jìn)行自動(dòng)控制是整機(jī)一個(gè)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(diǎn)，該設(shè)備投入運(yùn)行后受到用戶的一致好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：[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(jī)電工程，1997

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