西门子模块6ES7214-2BD23-0XB8现货速发

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1 引言 
   无梭织机的主传动一般都采用高转矩三相交流电动机驱动，通过三角皮带和离合器来传动主轴和其它的机构，变速时更换皮带轮，停车时采用制动装置。传统的织机主传动系统中离合器和刹车片的磨损以及皮带的打滑都会使起停性能逐渐变差，需要定时更换维修;另外，使用交流异步电动机织机只能通过更换皮带轮实现有级调速。当织机在慢速寻纬时还需专配一台小电机带动相关机构完成，从而增加了机械的复杂程度和维护难度。中低档挠性剑杆织机的电控系统一般都采用电子元件或集成线路板与继电器组成的电控系统。织机停车故障的引入信号主要为断经和断纬，其中由压电陶瓷传感器引入的纬纱信号为连续模拟小信号，而上述电控系统是通过继电器实现逻辑控制的，不能对该模拟量进行有效的运算处理;在现场控制中，由于电网电压波动、机器振动等干扰因素，使断纬电信号检测失误，造成织机无故停车，直接影响到织造质量和机器效率。
   近年来比利时毕佳乐公司引入了一种新型交流调速电动机传动系统—开关型磁阻电动机(srm，称作sumo马达)传动系统，该公司生产的无梭织机均将sumo马达作为织机的标准配置。由于该类电动机结构简单坚固、工作可靠、效率高，因此由其构成的传动系统运行性能和经济指标比普通的交流电动机，甚至比晶闸管－直流电动机系统都好。sumo马达基于可调节磁阻技术，可直接启动织机，无需离合器和制动装置，有相当快的响应速度。
   针对现有剑杆织机电控系统的上述缺陷，本文提出了一种利用可编程控制器系统取代原电子元件、集成线路板、继电器的开关磁阻电机控制系统，使其性能得到进一步的改善。

2 无梭织机主传动系统控制要求
2.1  织机的启动
   按下启动按钮，能够正常启动开车;织机正常开车的前提条件是:左右墙板上安装的光电安全装置处无障碍物，找纬信号开关断开，经停、纬停装置处于无断经、断纬状态，紧急停车按钮释放。
   可实现点动操作。当按下点动按钮时，剑杆织机剑头动程和速度大小由手控按钮的时间长短来决定。

2.2 织机的制动
   断经停车:断经可能发生在织机的任何角度，其停车按图1所示时序进行。这里涉及到一个“刹车角”的概念，即刹车动作开始到织机完全刹停的角度，本课题的织机刹车角为90°(310°～40°)。当检测到断经发生时，织机一直运行到310°时开始刹车，40°时刹车动作完成(此时织机负载大，有利于刹车)，然后再返回到320°综平位置(有利于穿经)，至此断经定位停车动作完成。

图1     断经停车

   断纬停车:断纬一般发生在织机的引纬过程中，其停车按图2所示时序进行。在织机的90°—290°区域检测纬纱状态(正常时该区域内有纬纱信号输出)，织机一直运行到310°时开始刹车，40°时刹车动作完成，然后再返回到前一纬的40°(开口大位置，有利于处理纬纱)，至此断纬定位停车动作完成。

图2     断纬停车

   在织布达到预先设定的长度后或当遇到换班、临时检修等时，可使织机停于经停位置;出现紧急状态时，按下停车按钮使织机停车，此时停车位置不受主轴转角的限制。

2.3 织机的调速
    当织制不同品种需要改变织机转速的时候，可以通过直接调节电机转速来实现。

3  系统的硬件设计
3.1  织机的选取
   织机选用实验室样机，其额定转速300r/min。用开关磁阻电机取代原有的电机、皮带轮、离合器和制动器。
3.2  开关磁阻电机
   试验选用国产的通用开关磁阻电机。其主要技术参数如下:额定功率3kw，额定转矩19.1n·m，额定转速1500r/min，转速范围30～2000r/min，输出特性:恒转矩(30～1500)，启动转矩28.6n·m，制动转矩19.1n·m。
3.3  自动寻纬功能的实现方案
   传统剑杆织机配备有辅助传动机构，由一功率较小的电动机驱动，使织机以较低的转速正转或反转。当经停或纬停发生时，低速电机将以预定的方式驱动织机的有关机构进行找断纬和对织口等操作。在本系统中，由于主电动机采用开关磁阻电动机，并由plc进行控制，调速方便。因此，省去原来的辅助传动机构。直接由主电机完成原来辅助传动机构的操作。
其方案示意图见图3: 

图3     方案示意图

   在织机正常运行时，图中4向左移动和5啮合，电动机通过齿轮3带动主轴、齿轮2带动开口机构等运转。当需要做寻纬等慢速动作时，控制器发出信号，图3中4向右轴向移动，于是4和5脱开，主轴脱离电机转动系统。电动机通过齿轮1、2只带动开口等机构慢速反转。慢速反转结束后，在正常开车前，4再向左轴向移动与5啮合，从而再次带动主轴正常运转。在织机正常启动运转时，其主轴转速为300r/min，试验用齿轮模数为6，齿数分别为z1=23、z2=57、z3=57，从电机到织机主轴的传动比为2.5。

3.4 plc控制系统的优势及选取
   与传统的继电器逻辑控制相比，plc具有的主要优势为:可靠性高，逻辑功能强，体积小;采用软件编程来实现控制任务，改变控制功能只需改变程序;plc以继电器逻辑梯形图为编程语言，学习方便;抗干扰能力强，能够在恶劣的环境下可靠运作。现代plc已经成为工业自动化领域中重要、应用多的控制设备。从国内纺机厂的生产状况分析看，江苏高淳、山西经纬、无锡龙力等，均采用以plc为核心并配以旋转光电编码器为检测元件作为主要电控器件，既简化了硬件设计，减少故障点，又提高了系统的可靠性和稳定性，得到了用户肯定。这表明该系统设计已趋成熟。 
   plc的选取考虑两个问题:plc的容量和选择何家公司的plc及外设。本系统包括以下输入输出点，见表1:
   表1     i/o点数

   本系统共包括24路开关量，4路模拟量。因此选用松下电工的型号为fp1c40的plc。其有24个输入点和16个输出点，另加一fp1-2d/a扩展单元，扩展单元可扩展4个模拟点，可以满足本系统的要求。
   fp1是松下电工的fp系列产品中一种功能很强的小型机，虽然其进入中国市场较晚，但由于设计上的独到之处和优良的控制功能，一经推出就很受欢迎。fp1主控单元内有高速计数器，可输入高达10khz的脉冲，并可同时输入两路脉冲。还可输出频率可调的脉冲信号，具有8个中断源的中断优先权管理。通过主机上配有的rs-422或rs-232接口，可实现plc和pc机之间的通信。fp1的硬件配置较全，主机可通过外接i/o扩展单元(扩展单元为一些扩展i/o点数的模块，由e8～e40系列组成)。fp1的智能单元主要有a/d、d/a模块。当需要对模拟量进行测量和控制时，可以连接智能单元。

4 系统软件设计
    该系统软件程序的流程框图如图4所示:

图4     系统软件程序的流程

   程序开始首先选择系统的运行方式，即自动还是点动。选择自动按钮时，系统将进入自动运行状态，首先判断紧急停车信号、安全信号、经停、纬停、定长和定位信号的状态，如果上述信号都未接通，则plc通过输出继电器向电机输出正常启动所需要的电压，织机在电机带动下迅速启动。如上述任一信号接通，则程序立即转向相应的子程序。待子程序执行完毕，相应的信号复位后可重新开车。
由此由主轴正常转速400r/min，得电机正常转速为400×2.5=1000r/min。在电机需要慢速倒转带动开口等机构运动时候，同理可得电机的转速应该为30×2.5=75r/min。所选的开关磁阻电动机的调速控制由电位器的给定电压来控制，向电位器给定正向电压则电动机正转，反之则反转。电位器给定的电压范围为-10v～＋10v，对应输出转速从-2000n/m～＋2000n/m成比例变化。从plc控制的角度看，所选用的松下fp1模拟量输出电压范围为0～10v和0～5v两档，选择档，对正常启动时向电位器输出5v电压;对慢速转动时输出电压0.375v。对于输出负电压则在接线时反结电位器即可。

5  结束语
   通过本系统设计、试验，得到如下结论:采用plc控制，使主传动控制系统硬件电路大为简化，系统运行可靠;同时还可扩展为整台织机的控制器，以实现整机的协调工作，提高织机的自动化程度。采用开关磁阻电动机调速方便，省去了电磁离合器等零部件，当织机在慢速运转和寻纬时无需专配小电机，由主电机直接带动主轴完成，降低了机械的复杂程度和维护难度，生产效率也同时提高

1  引言
随着国民环保意识的增强，国家对粉尘颗粒排放标准的要求越来越高，迫切要求采用除尘效率较高的高压静电除尘技术来解决空气污染。静电除尘设备是利用高压电场使电场内的气体游离，当游离的正负离子与烟尘碰撞时，就附着在烟尘上使粉尘变成有不同极性的带电体。在电场的作用下向电极移动，后吸附在电极上，这就使烟尘净化了，为了收集尘埃，电极上方安装有振打电机，对电机进行定时振打，这些振打电机和振打机械就构成了静电除尘系统。本文就某冶炼厂火炼锌设备的烟气除尘设备的改造，谈谈plc的应用。

2  控制要求
火炼锌作为一种冶炼锌的技术已在水口山应用了几十年了。但是在烟气排放中产生大量的灰尘，严重影响了周围的环境，造成社会产业关系紧张。为了解决污染问题,采用了高压静电除尘系统。该设备是一套75kv的三电场除尘设备，图1为该装置的示意图。引风机迫使烟气进入高压电场，净化后由裤衩烟道排出。图中m1、m3、m5是三个阳级振打电机，m2、m4、m6是三个阴极振打电机，m7、m8是控制两个阀门电机。

 图1     75kv三电场除尘装置示意图
2.1  振打或者抖动顺控 
振打或者抖动顺控动作是除尘过滤装置的基本控制动作。振打电机带动振锤周期性敲打阳极、阴极的极板板线。使吸附在其上的粉尘清除到灰斗中加以回收利用，为了取得较好的振打效果，对振打控制系统的要求如下:
(1) 同一电场中阳极-阴极振打不能同时进行。
(2) 同一时间内,前后电场的阳极(或阴极)振打不能同时工作。
(3)为防止m5、m6振打时,下落的粉尘被0.97m/s的烟气带出电场。m5和m7、m6和m8之间有一定的联系，m5振打时，m7同时关闭阀门ym1，m5振打完毕后延时1.5min打开阀门ym1;同理m6振打时，m8同时关闭ym2，m6振打完毕后延时1.5min打开阀门ym2。
2.2  振打电机的振打优化振打时序分析设计
(1) 电场的阳极电机m1:打5min，停5min，循环;电场的阴极电机m2:停5min，打5min，循环。
(2)第二电场的阳极电机m3:先停5min，打5min，停15min循环;第二电场的阴极电机m4，先打5min，停15min，打5min，循环。
(3)第三电场的阳极电机m5:先打5min，停25min，打5min，循环;第三电场的阴极电机m6:先停5min，打5min，停25min，循环。各电机振打时序如图2所示:

 图2     电机振打时序图
3  plc硬件设计
选用了日本三菱公司的fxn-32mr的plc。根据上述振打的控制要求，可以方便得出plc的i/o口分配如图3所示。

4  程序设计
为了提高系统可靠性、调试方便及便于控制功能的扩充，控制程序采用摸块设计法，整体控制梯形图如图4所示。按功能分为:电场m1、m2振打程序模块，第二电场m3、m4振打程序模块;第三电场m5、m6振打程序模块;ym1、ym2控制模块。如果按照图2的时序图，每一个电机振打都采用定时器来控制的话，则由于定时器之间的时间误差累计,很难保证各个电机始终满足优化振打逻辑关系。为此，对电场的振打时序用定时器来完成。第二、第三电场的振打时序用计数器来完成，各电场电机之间振打关系的互锁可以通过软件编程实现(文中省略)，同时也可以通过硬件来实现。从而可始终保证各电机之间优化振打逻辑关系

图3 plc的i/o口分配

图4     整体控制梯形图
4.1  电场m1、m2振打程序的设计
在图5中，电机m1的次振打是由启动按钮sb1按下后立即起动，5min后就停止。第二次以及后面的循环就靠y1的下降沿触发(即m2开始停止时)。而电机m2的振打触发是由y0的下降沿触发，这就构成了循环。设计的程序如图5所示。

图5     电场m1、m2振打程序
4.2  第二电场m3、m4振打程序的设计
根据振打时序图，第二电场电机m3振打触发及振打时间和电机m2相同，只不过振打与振打间停止时间长，电机m3次振打与电机m2相同。因而为了使定时精度提高，用控制电机m2振打m102来作为记数器的记数脉冲。电机m4控制程序照此类推，设计控制程序如图6所示:

图6 第二电场m3、m4振打程序

4.3  第三电场m5、m6振打程序的设计
根据振打时序图，第三电场电机m5振打和以后的触发及振打时间和电机m1相同，只不过振打与振打间停止时间长，为了提高控制精度，由控制电机m1振打的辅助继电器m100来作为计数脉冲。m6的控制程序类推。设计控制程序如图7所示。

图7     第二电场m5、m6振打程序
4.4  电磁阀ym1、ym2控制程序的设计
电机m5开始振打时关闭电磁阀ym1，因而ym1关的启动信号和m5振打相同，都是输出电器y04。ym1是在m5振打完毕后，延时1.5min才打开。电磁阀ym2的控制程序照此类推，设计控制程序如图8所示。

图8     ym1、ym2控制程序
5  结束语
本设备在水口山有色金属有限公司运行了2年多的情况表明:plc对静电除尘的控制效果好，改变了过去那种灰蒙蒙的天空。使周围居民的生活环境得到了改善。可靠性强,控制精度高，而且每年回收的尘埃，通过冶炼，价值在20万元左右，因而静电除尘设备值得推广应用。