西门子6ES7352-1AH02-0AE0产品信息

   可编程序控制器(习惯上简称为PLC)。是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小、功能强、灵活通用与维修方便等一系列优点，特别是其高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到了用户的青睐。　　
    PLC在不断发展，尚没有确切的定义，美国电气制造商协会(NEMA)(National E1ectric Manufacturer Association)对PIE的定义是：PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。　　
    总起来说，PLC是一种成熟通用的工业控制计算机。其优点是：软硬件功能强、使用维护方便、运行稳定可靠。由于PLC配置方便，特别是简单易懂的图形化编程语言，易于工程技术人员掌握，因此施工设计周期可以大大缩短。另外，PLC的输入输出点均设有状态指示灯，便于故障的查找与处理。　　
     内燃机车的顺序控制一般采用继电器控制电路，中间继电器较多，接线复杂，通用性差。1990年后，液力传动工矿机车开始采用PLC完成顺序控制，取消了大部分中间继问器、计数器和定时器，减少了接线，机车控制电路得到简化，同时运用可靠性得到很大提高。　　
    电传动内燃机车除完成比液力传动机车更多的逻辑控制外，还需要完成大量的模拟量控制。电传动内燃机车的模拟量控制主要是柴油机的恒功率控制，就是保证柴油机在某一恒定转速下，输出功率恒定。初柴油机的恒功率控制用柴油机调速器上的功调电阻实现，恒功率范围较窄。后来采用电子恒功率控制装置，又采用了微机恒功率控制装置，恒功率范围得到扩展，但是这些控制装置可靠性很差，故障频繁。随着PLC功能的不断完善，在电传动内燃机车上采用PLC完成恒功率控制成为可能。本文主要介绍PLC在DR型机车上的应用情况。　　　　
PLC 控制系统的特点和功能 　　
根据DF5型机车的控制要求，选用日本欧姆龙(OMRON)公司的CQM1H型PLC。　　　　
1　 特点 　　
(1)欧姆龙公司是国际PLC生产商，国内应用广泛、部件供应齐全，产品升级换代相兼容，bbbbbbS开发界面；　　
(2)通过PLC控制系统实现整车逻辑控制的无触点化，控制逻辑软件化，提高了整车可靠性；　　
(3)机车所有开关量输入、输出信号，均采用光电隔离，为PLC的安全运行提供了可靠保证；　　
(4)机车所有开关量输入、输出信号，均有LED指示灯，指示信号的输入、输出状态，这对了解机车工作状态、快速排除机车故障，提供了有利支持：　　
(5)提供了对整车从恒功率励磁控制到机车逻辑控制的全套解决方案，有利于数据信息的综合利用；　　
(6)具有机车的电气保护和故障自动检测、显示功能；　　
(7)系统结构明晰，有利于排查机车电气系统的故障，简化了系统的常规维护。　　　　
2　 功能 　　
(1)机车操作指令、状态的接收和处理；　　
(2)柴油机恒功率励磁控制；　　
(3)机车逻辑控制；　　
(4)柴油机控制；　　
(5)辅助系统控制；　　
(6)故障检测、保护及显示记录；　　
(7)机车参数显示及参数修改等。　　　　
3　PLC 控制系统组成 　　
    PLC控制系统以DF5型机车的控制要求为基础，选用日本OMRON公司的可编程序控制器，其型号为CQM1H。该PLC为完全模块化结构，由直流24 V电源供电。共配置有11个模块。　　　　
3．1　 PLC部分硬件组成 　　
    该PLC控制系统由6部分组成，各部分的规格及参数分述如下：　　(1)24 V电源模块。用于连接24 v直流电源。　　(2)CPU模块。包括两块内插板以及16路开关量输入，内插板1暂时不用，内插板2用于频率信号输入，CPU模块具有运行、故障、通讯指示功能，可通过通讯接口外接显示器。　　(3)模拟量输入模块。共3块，12路模拟信号输入，该模块将模拟量转换为数字量，其输入范围可根据需要自行设定：-10～10 V；0～10 V；1～5 V(4～20 mA)；模拟量输入模块还具有均值处理功能和断线检查功能，均值处理功能是对每个输入值进行8次转换求平均值。当输入电压低于0．95 V或输入电流低于3．8 mA时判定为断线。　　(4)开关量输入模块。共3块，用于开关信号的输入，其电路结构如图1所示。　　 　　　　(5)模拟量输出模块。共1块，把从CPU来的数据转换为电压或电流信号输出。　　(6)开关量输出模块。共3块，48路，采用继电器输出　
3 ．2　外围设备配置 　　   
    为了保证PLC控制系统可靠工作，需要配置合适的外围设备，包括电源、输出隔离模块等，还包括按钮、开关、传感器、接触器和信号显示灯等用户输入输出设备。　　　　
4　 软件开发 　　
    PLC控制程序可以采用梯形图或语句编程两种方式，由于梯形图与控制逻辑电路比较相似，易于编制与理解，控制程序大多采用梯形图编制，以机车机油泵的控制为例，其梯形图如图3所示。　　　　　
5　 应用情况 　　
    该PLC控制系统已成功运用到DF5型机车上，现已推广运用于DF7G型机车，累计装车近百台，从运用情况看，机车的故障率明显下降，PLC本身基本没有出现问题，完全能够满足内燃机车的控制要求。　

1.引 言
（1） 应用行业
    产业用织物包括机织土工布、工业用呢和工业用网。这类织机具有特宽幅、超重型的特点，一般幅宽在4至18米之间，宽可达30米。国外只有少数几家公司能够生产特宽幅织机。因此，研究特宽幅织机控制系统具有重要意义。研制的控制系统也适用于通用织机。
（2）使用的产品
    特宽幅织机控制系统如图1所示。使用欧姆龙公司中大型——CS1系列PLC，包括PA209R（电源单元）、CS1H-CPU65H（CPU单元）、CP114（凸轮定位器单元）、CT041（高速计数器单元）、AD081-V1（模拟量输入单元）、DA08V（模拟量输出单元）、ID231（DC输入单元）、OD231（晶体管输出单元）、OC211（继电器输出单元）、INT01（中断输入单元）、ENT21（Ethernet单元）、CPU底板以及扩展底板等。
2.应用的主要工艺点及要解决的主要问题
    系统由送经伺服控制系统、 卷取控制系统、送经与卷取同步控制系统、织机启动/制动控制系统、测长及定长控制系统、液压投梭控制系统、引纬控制系统、单动多臂机构控制系统及自动润滑系统等组成。主要工艺点是特宽幅织机五大运动的协调运行和佳匹配。织机在织造过程中，对张力（包括经纱张力、织物张力、纬纱张力等）、速度（包括送经速度、卷取速度、提综速度、打梭棒打梭速度、引纬速度等）和各执行机构开始动作与结束动作的时间配合等要求很严格，若控制不当或彼此之间配合不好，将会影响产品的质量和生产效率，甚至会发生严重的生产事故，影响人身安全。
    要解决的主要问题是实现各个部分在动态过程中的高精度协调运行，保证经纱张力、纬纱张力及织物张力符合工艺规定的数值。
3.应用方案简介
织机的控制系统包括10个控制子系统：
（1） 送经控制系统；
（2） 卷取控制系统；
（3） 送经与卷取同步控制系统；
（4） 织机的启动控制系统（包括正常启动、点动、投一梭、前心、后心、上轴）；
（5） 织机的制动控制系统（包括正常关车、断经自停、断纬自停、满匹停车、护经检测自停、紧急制动）；
（6）测长及定长控制系统；
（7）液压投梭控制系统；
（8） 引纬控制系统；
（9） 单动多臂机构计算机控制系统；
（10）自动润滑系统。
    计算机控制系统由IPC610H型工控机、CS1型可编程控制器（PLC）、SR93型智能调节器及触摸屏等组成。织机的运动控制、顺序控制和逻辑控制任务由CS1型可编程控制器来完成；温度和压力控制任务由SR93型智能调节器来完成。采用PWS6800C-P型触摸屏，用于工艺参数设定、变量数值显示、织机的开车、停车以及报警等。
4.应用方案详细介绍
4.1 送经伺服控制系统（电子送经:ELO）
（1） 送经伺服控制系统组成
    送经伺服控制系统由经轴、减速器1、伺服电机1、伺服驱动器1、导辊、后梁、经纱张力检测、编码器、可编程控制器、工控机以及触摸屏等组成。其作用是：织机每引一纬，经轴送出定量的经纱，并给经纱以一定的张力，以满足开清梭口、打紧纬纱的要求，获得一定紧度和结构的织物。
（2） 经轴退绕过程数学模型
    为了有效地对经轴退绕过程进行控制,首先要建立退绕过程的数学模型。
经轴上经纱的转动惯量Jb为：
 
    转矩平衡方程式为：
 

 
以上，式（1）～（13）描述了经轴退绕过程的动力学特征，为非线性、时变数学模型。
（3） 经轴退绕伺服控制系统
    针对退绕过程的数学模型来设计退绕伺服控制系统。控制策略包括经纱张力闭环控制、变增益（增益调度）、变积分时间常数控制、信号自适应控制和多模态控制。
张力闭环控制
    根据式（10）、式（11）和式（13），经轴半径r1在退绕过程中是逐渐减小的，如果经轴角速度不变，则线速度V1也逐渐减小，导致每织一纬的送经量逐渐减少，造成经纱张力F逐渐增大，这是不允许的。为了使经纱张力稳定在设定值上，首先实现基础控制即张力闭环控制。
变增益、变积分时间常数控制
    根据误差的大小自动改变增益值和积分时间常数，达到响应快、抑制超调和无稳态误差的目的，这就是智能控制的思路。由PLC实现变增益、变时间常数控制。为实现这种控制，在控制程序中应用BCMP（68）指令，将误差划分为16级，即16个范围，当误差落在某个范围内时，相应的位变为ON，则调出相应的增益值和积分时间常数。共有16个增益和16个积分时间常数可供自动调用，根据误差大小自动改变控制器的参数，从而稳定了经纱张力。
信号自适应控制
    根据经轴的实际半径，即每当经轴退绕一层纱线，控制器就自动地改变控制输出，通过传动链使送经量保持在设定值上，这就是信号自适应控制。经轴半径信息由式（10）求得，退绕层数n1由编码器PG1的脉冲数经计算得到。在张力闭环控制的基础上，采用变增益、变积分时间常数和信号自适应控制，有效地减轻了张力闭环控制的负担，改善了系统的动态性能，稳定了经纱张力。
4.2 卷取伺服控制系统（电子卷取:ETU）
    卷取伺服控制系统由工控机、PLC、触摸屏、伺服驱动器2、伺服电机2、减速机2卷取辊、导辊、胸梁、张力传感器2以及编码器等组成，其任务是与主机旋转保持同步，变纬密自适应，卷取辊应提供足够的握持力，保证稳定地传送织物。
4.3 送经与卷取同步控制
    送经与卷取同步控制装置的作用是在织机运转过程中，保持jingque的纬密和恒定的经纱张力，也就是保证送经与卷取完全同步，并且与织机的主传动系统同步。
    PLC读取经纱张力传感器信号、送经量编码器PG2信号、织物纬密传感器信号、织物张力传感器信号、主轴编码器PG3信号和卷取量编码器PG4信号，根据式（13），协调送经、开口和卷取伺服系统，保证经纱张力恒定和纬密jingque，并防止停车档产生。
4.4 伺服系统的自整定
（1） 常规自动增益整定（nominal gain auto-tuning）
按照预设定（内部设定）的模式使电机加速和减速，可从所需转矩计算负载的惯量，然后根据惯量自动地决定适当的增益。
（2） 实时自动增益整定（real time gain auto-tuning）
    在实际运行期间，实时地计算当时的负载惯量，自动地确定适当的增益，并根据负载的起伏及时地整定增益。在整定前要选择机械刚性。还要根据负载情况选择实时自动整定模式，分为负载惯量几乎不变化、负载惯量变化小和负载惯量变化快三种。实践证明，增益自整定显著地改善了伺服驱动器、伺服电机以及机械装置之间的匹配性能，缩短了系统的调试时间。
5.应用方案取得的效果
    本项目已完成，特宽幅织机已投入生产运行，用户取得了明显的经济效益和社会效益。
6.应用方案的示范性
    本文介绍的特宽幅织机控制系统的分析、设计及调整方法也适用于普通织机。