邢台西门子专业授权代理商

1 引言
   在PLC日益成为工厂自动化基本技术平台的时代，如何选用一部适用的PLC以达到真正需要，而又能符合经济效益，是一项重要课题。PLC本身强调的特色是：体积小、功能高、性能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充有弹性、联机容易等。针对上述特色说明，选择符合功能需求与经济效益的PLC系统。本文虽然基于台达系列PLC论述，但是引用原则适合一般的选购选型设计。

2选用PLC的参考条件

各厂家所生产或代理PLC所具有的功能都大同小异，差异并不显，因此以受控制系统的大小、未来的扩展性、及经费预算来考虑。在选择上，可先就厂商PLC目录做初步的决定，可能考虑的要项如下：

2.1提供的基本容量特色
（1）输入信号之电压范围。
（2）提供之指令功能：基本的操作指令、可延伸之应用指令、数据处理指令、算数指令、PID指令等等。
（3）PLC之指令处理速度(即执行速度)通常以usec计。
（4）内含之内存容量，通常以K bytes计。
（5）定时器、计数器功能。
（6）资料缓存器的容量。
（7）I/O点数的扩充量。
（8）其它特殊功能：如浮点数运算、万年历与系统时钟、高速计算能力等等。

2.2外围之可扩充能力
(l)与个人计算机联机的方便性。
(2)使用个人计算机编译软件之容易性。
(3)D/A或A/D转换模块之供应。
(4)PLC网络功能。
(5)控制运动装置功能，如步进马达、伺服马达、定位控制器。

2.3 PLC的电源规格
绝大多数是以交流(AC)为电源，应注意如下事项：
(1)电压之范围。
(2)电源断电的可允许瞬问时间为多长，PLC仍不受影响且继续动作。
(3)电源的保护措施，和所能容忍的大使用电压及电流。
(4)整个机台的功率消耗量为多少V、A或W。

2.4 PLC输入规格注意事项
(l)输入之大电压。
(2)输入可允许的大电流。
(3)输入为0N时之小电流。
(4)输入为OFF时之大电流。
(5)回路的绝缘型态。

2.5 PLC输出规格注意事项
(l)外部电压的型态及值。
(2)是电阻性负载或电感性负载。
(3)当输出开路时的大泄露电流值。
(4)输出端在0N时及0FF时的反应时间。
(5)输出回路所采用的回路绝缘方式。

2.6环境条件
（1）PLC使用的温度范围。
（2）耐震性。
（3）耐撞击性。
（4）耐噪声。
（5）耐电击之能力。
（6）系统的整个绝缘抗阻。
（7）接地的设置。
（8）工作环境的限制，主要是IP防护等级。

3使用前检查与日常维护

3.1使用前检查

(l)检查电源接线(电源OFF)。电源端子接线错误、直流输入线与电源线短路，或输出线之a短路等均会严重损坏PLC。在接通电源前先检查电源及接地的接线，以及输入/输出接线。

(2)程序及检查：电源0N，DVP-PLC，STOP。使用外围装置将程序写入主机之后，将写入程序读出、并使用程序检查功能(请参考HPP中文操作手册)来检查程序之回路与文法是否正确。

(3)运转与测试：电源ON、PLC-RUN。RUN输入端及COM端导通的话，或将RUN开关拨至0N位置，处于运转模态，运转中可藉由HPP来变更定时器(T)、计数器C，缓存器(D)之设定值及暂存值，并可强制输出接点作ON/OFF动作。使用HPP可呼叫出各部继电器之ON/OFF动作及T、C、D之设定值与现在值。

(4)LED指示灯检测异常。电源指示上POWER灯正常时主机通上电源时LED亮绿灯，如果主机通上电源时指示灯不亮若拆掉+24V导线，指示灯会亮，表示PLC的DC负载过大，这时请另行准备DC24V电源供应器。

（5）电池电压指示(BATT、LOW灯)：
•当电池电压不足时本指示灯亮，同时特殊补助继电器ONo当此灯开始亮起，约一个月后程序(当使用RAM时)自动消失，而靠电池作停电记忆之记忆区全部归0。
•当此灯亮时请交换新电池(建议五年更换一次)。
•当主机盖拿下即可更换电池。
•如果特殊补助继电器被驱动的话，即使电池电压已降低BATT，VLED仍不会点亮，但特殊补助继电器将被设定为ON。
•如果电池电压下降，则用来设定定时器、计数器或其它目的的资料缓存器内的资料将不可靠。

（6）程序错误指示(PROG.E灯闪烁)：
•定时器/计数器忘了设定而使用该号接点、程序回路不合理、电池电力不足、或是因外来之噪声干扰导致程序内容产生变化时，此点闪烁。此时，请检查程序是否正确，是否有较强之噪声干扰源存在，电池电压是否不足。
•当错误发生时可由Hpp按[OTHER]键两次，即可显现出侦错号码，另外亦可由D1004来显示值。侦错号码请参考功能说明。
•CPU错误指示：ERROR灯亮。
•当cpu因外来噪声或异物侵入而失控，或程序执行时间超过0.1秒时，CPU，ERROR将点亮。在PLC电源0N状况下，插拔内存卡匣也会使CPU-LED点亮。
•关掉电源一会儿再打开电源，然后再使PLC运转。若此时PLC可正常运转，请检查可能发生的噪声源，或PLC内部有否异物侵入。
• PLC接地线至少2平方(AWG14)尽量使接地线长度缩短，建议采用Class接地(接地阻抗低于100Ώ如果因接地不正确而使PLC功能不正常请将接地线自端子拆除，此时需将主机与扩充机之接地端子连接在一起。
•当地线自PLC拆除时，若错误指示由CPU-LED变成PROG.E时，请查看程序之执行周期时间是否过长(超过100ms以上)?执行周期时间存放在资料缓存器D1012。

（7）输入信号显示：
输入信号ON/OFF状态由输入指示灯显示，也可由Hpp或计算机联机画面叫出监控。
当输入开关之ON定格电流过大时，输入开关会发生接触不良的情况请注意。
输入开关并接指示灯作输入显示时，请注意当开关OFF时，PLC仍会因为并皆知指示灯之残余电流的关系，造成PLC输入点无法OFF而形成误动作。
凡是比程序执行时间短之外部输入点ON/OFF，CPU无法有效的抓取。
PLC主机或I/0扩充机座上之DC24V电源供应端过负载或短路时，内部保护回路会自动的将电压降低而造成PLC停机。此种情况下，请将24+之配线全部拿开再检查配线。
千万不要在输入端外加电压，尤其是AC 110V/220V将造成输入回路烧毁。
主机与I/O扩充机座之输入端子台是可自由插入/拔除的。

（8）输出信号显示。若输出负载未能依LED状态的ON/OFF动作可能原因有：
    输出接点因过载或短路造成接点损坏或不良。
    主机或扩充机端子台是可拆式，有可能接触不良，重新再锁紧。
    外加之电源线路有问题。

3.2日常维护检查
（1）锂电池寿命约5年，需更换。
（2）输出接点电流较大或O N/OFF频繁者要注意接点寿命，检查更换。
（3）PLC使用于振动机械上时要注意端子的松动现象。
（4）注意Plc的外围温度( O-55方)湿度(35-85%RH不结露)及粉尘。
（5）锂电池电压太低，面板上BATT.low灯会亮，虽然程序尚可保持一月以上。
（6）更换电池方法步骤：切电源、取下上盖板、拔下旧电池、30秒内插上新电池、固定新电池并盖好上盖板。

4 结束语
   PLC选购选型是一个多目标综合优化的过程，既包括工程技术问题，也包括经济成本问题，因此如何选购恰当的PLC常常是工程经理们难于把握的。选购选型失败所导致的损失由时候对于工程项目是致命的。例如指令速度是否满足系统的实时性？例如数据结构是否满足项目要求？例如资料缓存器的容量是否满足用户程序长度要求？本文的某些技术细节难免局限于具体的PLC品牌特点，但是几乎所有的PLC均有相应的功能定义，可以经过恰当的对比转化成为普遍适用的原则。

  在冰淇淋灌装机上利用台达机电产品之间的便利通讯功能，实现了主传动电机与拉花电机在触摸屏上直接启/停与调速，实现了伺服与主电机之间的速度跟随。使得操作人员的操作直观方便。利用台达伺服的PR模式（内部多段位置模式），将客户机械拉花变成电气控制，拉花的距离和速度可由终用户在触摸屏上调整。使得客户的拉花花型调整变的便利灵活。大大提高了生产效率。
    冰淇淋灌装机通常主要由4个部分组成：
  （1）主传动部分。主传动采用间歇式减速箱输出带动链轮传动，带动输送板进行逐工位物料输送，主传动电机2.2KW,采用DELTA变频器调速控制，减速箱的减速比为30：1，主电机转30圈减速箱输出1圈，输送板移动一个工位，之后减速箱会有一个约1.5秒的空行程，留给各个工位进行各种工艺动作。主传动采用的变频器用485方式采用标准MODBUS协议和PLC通讯，改变了原先用开关量控制的方式，这种控制能够在触摸屏上直接进行启停控制和调速，多种状态监视等。省却了通过模拟量或者外接电位器控的烦琐，外部接线只要两根屏蔽线就好了，内部编程因为全部采用台达电气产品，只用一读/一写两条指令就行了。简单稳定。
  （2）灌装部分。灌装部分由十几个直线排列的灌装工位组成，执行不同的由相应的气阀控制，PLC接受主传动编码器传送过来的角度信号（360线，对应一个输送周期），台达ES系列PLC是整个机器的控制中心，根据设定的角度值控制阀的开闭。
  （3）冰淇淋有平杯和蛋筒之分，拉花指的是蛋筒部分，平杯无须拉花。冰淇淋拉花部分主要功能是将灌装好的冰淇淋浇上样式好看的奶油，拉花控制主要控制两个部分，一个是不停旋转的拉花电机带动拉花头旋转浇奶油，另一个是带动拉花头做升降运动的部分，国内大部分厂家都是采用机械凸轮结构，当花型需要改动的时候，只有更换不同形状的机械凸轮，这样就会大大影响机器的生产效率。拉花是冰淇淋制作中很重要的一个部分。拉花头的造型，拉花旋转电机的速度，拉花升降位置的度和速度，这三大要素直接影响了花型的美观程度。其实升降部分主要控制的参数有两个：每段速度和每段拉花距离。即单位距离和单位速度可调，所以拉花旋转电机亦是采用台达变频器进行控制和采用台达A系列伺服来完成这项工作，在触摸屏做了8段相对应的速度和距离设置画面，利用A系列伺服的PR模式，通过PLC给伺服的三个开关量组合启动每段距离，速度通过通讯方式给定。用户在调节好每种花型的参数后，可通过屏的配方功能进行保存，下次使用只需调用出来就好了。
（4）温控部分。冰淇淋灌装有三个地方需要进行温度控制：淋巧克力，喷巧克力，热封。均采用大功率加热管，K分度热电偶温度检测。温度上限为300度。如果采用PLC上控制温度，必须要加上温度检测或者控制模块。这些模块通常价格不低，需要在主机编程。从经济角度和互换性角度考虑，采用了台达温控器。 
2系统设计
2.1控制工艺分析
（1）保证主机和伺服的电气零位和机械零位一致。
（2）灌装的起始与关闭通过编码器的角度信号控制，可在触摸屏上设定。
（3）伺服跟随主机运转，运转位置和速度由触摸屏上人工调整。
（4）主机速度能在触摸屏上调节。控制部份。系统采用DVP80EH00T+DVP08HN00T+DVP08HN00T+DVP08HN00R系统集成
   做为主控制器，进行横移信号的采集，进而再同步发送给各个分控制器（DVP32EH00T），系统分控制器共有28个DVP32EH00T，每组分控制器控制两轴梭节伺服。
分控制器与伺服分别通过RS485通讯到上位计算机上，进行监控。
   2驱动部份。系统共有56条梭节，由台达56套ASD-A750W的伺服进行控制，伺服
    的动作根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中花型数据进行动作。
   3监控部份。上位监控部份由一台研华触摸式平板电脑TPC-1260，配以监控软件来
    完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序进行花型数据的转换与下载。
3全伺服经编机机械结构及工作原理
    全伺服经编机主要包括电子送经系统、梭节横移系统、电子提花系3个部份构成。
    3.1电子送经系统
   电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力的控制，不至于将纱线送断，造成断纱而无法进行织花。该系统主要由3套伺服+PLC来实现其功能。
    3.2梭节横移系统
   梭节横移系统是由台达PLC，ASD所构成的系统，也是本文主要介绍的部份。框架详见系统框图。
   经编机的梭节一般有56条或40条,目前多的是56条。每条梭节由1个750W的伺
    服来控制。由于控制轴数太多,故采用分散控制。梭节横移系统主要有两个关键点:
   1每个梭节横移的速度及精度。经编机的主轴要求转速达到400转,主轴每转一周横移
    要动作一下,且动作时间只有1/3转的时间内要完成,否则横移失败。
   2花型是数据转化。由于织花的花型是由纺织CAD软件生成的。系统需要将纺织CAD生
   成的相关花型数据转换成PLC能识别的数据,进而进行梭节横移控制。目前系统采用VB编写了一个花型转换软件来完成花型数据的自动转换及数据的下载。
   目前系统采用台达EH系列的PLC作为控制器,利用EHPLC良好的伺服定位功能、丰富的内部数据资源、与台达伺服的无缝通讯功能。使得控制与驱动紧密结合，两者紧密结合，使系统控制的更好。
    3.3电子提花系统
   电子提花系统主要用来花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现：提花数据是转换及提花的动作控制；执行动作由3146-4096个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。
   整个系统除了控制、驱动外，还有个良好人机对话。这主要由研华的触摸电脑TPC-1260来完成，电脑上运行监控软件与织花转换程序。
4监控软件功能设计
    4.1系统运行监控
   整个系统的运行状态监控：伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态。
    4.2参数设置
   完成系统的参数设置：机械参数、运动参数。机械参数主要是主轴参数，用来做横行追踪的；运动参数主要是给PLC定位控制用的（脉冲频率，滤波时间，加减速时间等等）
    4.3工艺装针
    该功能是实现梭节的初始装针。
    4.4故障处理
    主要用来进行伺服报警的故障处理及断纱的处理。
    4.5盘头控制
    主要用来监控电子送经部份的。
    4.6用户管理
    用来设置相关的操作权限及密码的设定。
    4.7帮助
    对系统的疑问可以在帮助中查找答案。
5结束语
   整套系系统统采用性价比极高的台达机电产品提供了整体解决方案。在整个项目的沟通过程中，解决综合问题比较突出的显现中达产品在系统整合上的优势。