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基于PLC触摸屏及变频器对吹膜机的改造

发布时间:2019-07-31 01:41:03

基于PLC、触摸屏及变频器对吹膜机的改造

1 引言 上世纪80年代来自台湾的塑胶吹膜机,其温控电路采取的是温控器加接触器的方式,由于长时间工作在频繁的大电流通断状态,接触器破坏率非常高,而且每一个温控器只能控制1段温度,造成很多温控器散落在各处,操作非常不便。控制电路使用的是继电器互锁的方式,线路复杂,维修的难度很大,可靠性也非常低。调速是通过机械部份完成的,主要通过更换齿轮的减速比来实现,机械磨损很严重且非常耗能。这些落后的技术使得需要投入大量的人力物力进行操作和保护,同时造成保护停机时间长,零配件消耗费用高等问题。鉴于以上落后的技术没法满足生产需求和使企业在市场上处于竞争优势,本人采取了最近几工作服服装执行标准年来在工业上使用愈来

1 引言

上世纪80年代来自台湾的塑胶吹膜机,其温控电路采取的是温控器加接触器的方式,由于长时间工作在频繁的大电流通断状态,接触器破坏率非常高,而且每一个温控器只能控制1段温度,造成很多温控器散落在各处,操作非常不便。控制电路使用的是继电器互锁的方式,线路复杂,维修的难度很大,可靠性也非常低。调速是通过机械部份完成的,主要通过更换齿轮的减速比来实现,机械磨损很严重且非常耗能。这些落后的技术使得需要投入大量的人力物力进行操作和保护,同时造成保护停机时间长,零配件消耗费用高等问题。鉴于以上落后的技术没法满足生产需求和使企业在市场上处于竞争优势,本人采取了最近几年来在工业上使用愈来愈广泛的PLC,触摸屏及变频器对该机进行了改造。新的技术采取温控模块加固态继电器的方法控制温度,解决了长时间频繁的大电流通断所带来的零件破坏问题。变频器调速的方式解决了机械磨损很严重且非常耗能的问题。触摸屏的使用有益于操作者直观的了解机器目前的状态解决了操作复杂,人员培训难的问题。以上技术的综合利用可靠性高,可实现装备长时间免保护,解决保护难,保护停机时间长的问题。

第2章 设计思路及选型

2.1控制要求

由于世界经济的复苏,企业定单的迅速增加,产品呈多样化趋势,加上珠3角地区 “招工难”情况的加重。根据实际情况,对控制系统提出以下几点要求:

1.系统要稳定可靠,可长时间无故障运行。

2.可以保存多组配方,并能按预先设定的配方自动的调剂各马达的速度。

3.要操作简单,可以集中控制,节省人力。

4.要有故障报警及保护装置。

2.2系统分析

本系统主要是通过PLC,触摸屏及变频器的综合利用结合吹膜机的实际需要来完成控制要求的。设计思路主要是:用PLC温控模块加固态继电器来控制吹膜机各段的温度。用PLC摹拟量模块加变频器来控制各马达的速度。使用触摸屏来完成温度的设置和显示,速度的设置和显示,故障的设置和显示,配方功能的实现等等。

2.2.1吹膜机介绍及工作流程图

塑胶吹膜机是1种把颗粒状的塑胶原料制造成塑胶薄膜的机器,其工作流程以下:

在入料口加入塑胶原料,同时加热主螺杆和旋转模头。待各温度值到达设定值时启动机器,此时经太高温融化后的塑胶原料在主螺杆的带动下由环状的旋转模头挤出,挤出的薄膜经过风冷和水冷后被引取轮引出,再经过压花轮A和压花轮B压花后被引入轮引入到卷曲轮,最后由卷曲轮将薄膜卷成1卷卷的成品。

流程方框图及实物图以下:

图2.1 流程方框图

图2.2 吹膜机图片

2.2.2改造项目的控制方案及思路

1. 将原本的温控器加接触器控制温度的方式,改成PLC加温度模块加固态继电器的方式。由于固态继电器是无触点的控制器件,破坏率非常低,用于加热时的频繁大电流接通很合适。PLC加温控模块的方式很稳定,控温准,并且温度可以集中控制。

2. 将原本的通过机械部份更换齿轮减速比的调速方式,改成用变频器改变机电频率调速。变频器调速具有节能,稳定的优点。同时解决了机械调速的磨损和维修难问题,而且通过用PLC摹拟量输出的功能控制变频器,可以集中控制变频器,操作简单。

3.用触摸屏做为上位机来完成各项温度的设定,变频器频率的设定,配方功能,报警显示,机器故障和状态显示等。使操作大为简化,节省人员。配方功能可以方便随时更换新产品,节省新产????????????品上线时间,提高效力。报警显示和故障显示可以随时告知故障情况和故障点,便于维修和调试,同时避免了故障的扩大化。

以下为控制方案图:

图2.3 控制方案图

2.2.3PLC,触摸屏及变频器的选型

(1)PLC的选型

目前的PLC大致分为两个流派。1个是日本派系,其代表有3菱,欧姆龙等品牌。

另外一个是欧美派系,它的代表主要是西门子,AB等。我国的PLC主要是日本派系的,有1些比如信捷,永宏,丰炜,台达等品牌(永宏,丰炜,台达为中国台湾品牌)。

PLC选型主要根据功能和性价比来决定,由于功能越强,价格就越高。本工程要求PLC具有RS485通讯,可扩大模块,完成AD转换,温度控制,摹拟量输出等功能,而且要求PLC具有相应指令系统和该公司必须有配套的相干模块。

根据经济实用的原则,本工程选用了永宏机电的FBS⑶2MAT型PLC,FBS-TC6温控模块,FBS⑷DA摹拟量输出模块,FBS⑹AD摹拟量输入模块和FBS-CB5通讯模板。

(2).触摸屏的选型

目前市面上的触摸屏种类很多,经常使用的品牌主要有FATEK,eView,GE, Proface ,HAKKO ,WEINVIEW, HITECH万科 工程部 现场 工作服 等。

和PLC1样,触摸屏的选型也是依托功能和性价比来决定的,功能越强,价格就越高。本工程所要求的功能几近所有的品牌都可以做到,因此根据经济实用原则,本工程选用了价格相对较低的FATEK公司的FV070ST-T50触摸屏。

(3).变频器的选型

变频器选型时要注意的几点:

1) 采取变频的目的;恒压控制或恒流控制等。

2) 变频器的负载类型;如叶片泵或容积泵等,特别注意负载的性能曲线,性能曲线决定了利用时的方式方法。

3) 变频器与负载的匹配问题;

I.电压匹配;变频器的额定电压与负载的额定电压符合。

II. 电流匹配;普通的离心泵,变频器的额定电流与机电的额定电流符????????????????合。对特殊的负载如深水泵等则需要参考机电性能参数,以最大电流肯定变频器电流和过载能力。

III.转矩匹配;这类情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能产生。

4) 在使用变频器驱动高速机电时,由于高速机电的电抗小,高次谐波增加致使输出电流值增大。因此用于高速机电的变频器的选型,其容量要稍大于普通机电的选型。

5) 变频器如果要长电缆运行时,此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不足,所以在这样情况下,变频器容量要放大1档或在变频器的输出端安装输出电抗器。

6) 对1些特殊的利用场合,如高温,高海拔,此时会引发变频器的降容,变频器容量要放大1挡。

根据以上要求结合本工程实际情况,本工程选用的变频器均为蓝海华腾V5系列。

第3章 利用设计及功能实现

3.1触摸屏与PLC实现人机对话的设计

要想实现触摸屏与PLC的人机交换,必须却保PLC与触摸屏的正常通讯,同时触摸屏上画面的各种元件必须逐一对应PLC上的各种软元件。

3.1.1 FBS系列PLC与永宏FV系列触摸屏的连接说明

图3.1 永宏触摸屏软件触控大师设置图

FV系列触摸屏的画面编辑软件为《触控大师》,上图3.1 是永宏触摸屏与FBS系列PLC通讯时画面编辑软件《触控大师》上的设置。图3.2是FV系列触摸屏与FBS系列PLC通讯的详细接线图,用RS232通讯协议实现通讯。

图3.2 触摸屏与FBS主机的RS232通讯接线图

3.2温度控制的实现

本工程要求温度控制在1定的精度范围,用触摸屏输入设定温度值,同时通过触摸屏画面监控温度值。

3.2.1PLC温控模块FBS-TC6的接线图

温控模块的作用是把热电偶感知的温度信号转变成数字量信号送给PLC的装置,温度的精度与模块的分辨率有关,分辨率越高精度就越高。下图是FBS-TC6的接线图。

图3.3 PLC温控模块FBS-TC6的接线图

3.2.3触摸屏温控画面

图3.4是触摸??????????????????屏的温控画面。图中《设定值》用来设定所需温度值,《感测值》用来显示FBS-TC6所检测到的温度值,《手动加热》是用来选择加热的开关。

图3.6触摸屏温控画面

上图中《感测值》用来显示FBS-TC6所检测到的温度值,也就是FBS-TC6丈量现场所得到的丈量值经过转换得来的,之所以要经过转换,是由于FBS-TC6丈量现场所得到的丈量值是1个工程值,要想显示实际的℃温度,就必须转换。该处需要注意1个问题,触摸屏里面的小数点只是个假象,参与程序运算的实际上是个整数,比如触摸屏设值33.3,那末在PLC中参与运算的则是333.

3.2.4PLC温控程序的思路

目前来说PLC控制温度最为科学的方法应当是PID控制法。PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控进程的特性肯定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:1是理论计算整定法。它主要是根据系统的数学模型,经过理论计算肯定控制器参数。这类方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调剂和修改。2是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的实验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采取。

PID 控制器参酒店服务员保洁工作服数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。3种方法各有其特点,其共同点都是通过实验,然后依照工程经验公式对控制器参数进行整定。但不管采取哪种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调剂与完善。现在1般采取的是临界比例法。利用该方法进行PID 控制器参数的整定步骤以下:

(1)首先预选择1个足够短的采样周期让系统工作;

(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时候的比例放大系数和临界振荡周期;

(3)在1定的控制度下通过公式计算得到PID 控制器的参数

PID温控系统常见的1些问题和苹果最新工作服对策:

1.加温很迅速就到达目标值,但温度过冲很大

分析:

A.比例系数过大,导致在未到达设定温度前加温比例太高。

B.微分系数太小,导致对对象反应不敏感。

对策:减小比例系火电厂工作服材质要求数或增加微分系数。

2.加温常常达不到目标值,小于目标值的时间较多。

分析:

A.比例系数太小,加温比例不够。

B.积分系数太小,对恒偏差补偿不足。

对策:增加比例系数或增加积分系数。

3.基本上在控制目标上,但上下偏差偏大,常常波动。

分析:

A.积分系数太小,对即时变化反应不够快,反应措施不力。

B.积分系数过大,使微分反应被淹没钝化。

C.设定的基本定时周期太短,加热没有来得及传到测温点。

对策:改变积分系数,调剂基本定时周期。

4. 受工作环境影响较大,在稍有变动时就会引取温度的波动。

分析:

A.积分系数太小,对即时变化反应不够快,反应措施不力。

B.设定的基本定时周期太长,不能及时得到修正。

对策:改变微分系数,调剂基本定时周期。

3.3马达调速的实现

触摸屏,PLC,变频器实现马达的调速,有以下几点:1,通过触摸屏输入马达速度的设定值和显示马达确当前速度。2,用PLC的摹拟量输出模块FBS⑷DA输出0⑴0V的电压控制变频器的输出频率。3,由变频器驱动马达运转及停止。

3.3.1PLC摹拟量输出模块FBS⑷DA的接线图

摹拟量输出模块的作用是将PLC给出的数字量转换为摹拟量信号并输出电压或电流的装置,下图是永宏机电FBS⑷DA摹拟量输出模块的接线图。O0+和兽药店工作服O0-端子输出的冬季医生工作服0⑴0V电压连接到变频器的0⑴0V摹拟量输入端子上,来控制变频器速度。

图3.7 FBS⑷DA摹拟量输出模块接线图

3.3.3 触we300b????????????摸屏速度控制画面

下图是触摸屏的速度控制画面,主要用来控制各马达的速度。OFF 这牌按钮是用来启停相对应得马达的开关。A处的按钮用来设定和显示马达频率设定值。B处显示马达当前运行的频率。 《加速》和《减速》按钮分别用来在运行时对马达频率进行微调。

图3.9触摸屏的速度控制画面

《马达频率设定值》是触摸屏对PLC主机给出的现场所需的马达频率,为1个现在值,需要根据实际情况通过PLC主机程序运算得到1个0⑵50的工程值,把这个工程值赋予FBC⑷DA模块,再由FBS⑷DA模块转换为摹拟量电压或电流来控制变频器。在这里一样要注意触摸屏的小数点问题。

3.3.4 变频器的接线及设置

变频器接线示意图:

图3. 10 变频器拖动负载示意图

变频器的设置

不同品牌的变频器参数设置方法各不相同,但万变不离其中,主要有以下几个方面:

1. 设定频率指令来源,本工程应设定为主频率输入由摹拟信号DC 0- +10V 控制(AVI)。

2. 运转指令来源,本工程设定为运转指令由外部端子控制。

3. 马达停机方式,本工程设定为自由停车。

4. 最高操作?85????????频率,本工程设定为100HZ。

5. 最高输出电压,本工程设定为220V。

另外1些比如加减速时间,制止反转等功能也需要根据实际情况进行设定。

结论

PLC,触摸屏及变频器的自动控制综合利用技术提高了工业生产产品的品质和生产装备的效力,解决了传统控制系统操作复杂,新产品生产周期长等问题,有益于人员培训及提高企业市场竞争力。本文结合现实生产中的实际情况,完成了对塑胶吹膜机的改造,利用PLC,触摸屏及变频器的综合控制技术完成了温度,速度的控制,提高了电气控制的可靠性,??ī??????????????缩短了维修时间,减少了维修的工作量,下降了装备零部件的破坏率。因此该技术可以在现代工业中应当得到广泛的利用,具有广阔的发展前景。

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