西门子模块6ES7511-1TK01-0AB0
随着市场的需求，纺织生产工艺的改变，转杯纺纱在纺织工艺过程中的应用越来越广泛。纺织企业对转杯纺纱机可靠性，易操作性提出了更高的要求。由于PLC可编程控制器可靠性高、抗干扰能力强、使用方便等优点，所以被广泛的应用于对转杯纺纱机的现场控制。传统的控制方式是采用开环控制，电机的运行频率通过变频器面板手工设置，这种方式存在控制精度差，人机交互性差等一系列问题，这就需要有一套更合理的控制系统来提高机器的运行精度和改善人机交互性。我们以台达DVP系列PLC为核心改进设计了一套控制系统，实现纺纱控制性能的提高。
1．系统构成
控制系统的构成主要是DVP32ES00R主机，VFD022B43A变频器，VFD037B43A变频器，PWS1711-CTN触摸屏。在控制系统中主要任务是：1、通过调整变频器的频率来提高运行精度，改变纺纱工艺；2、通过人机界面来显示和设置参数。
2．程序的设计
程序设计方针是以控制程序作为主程序，PLC与变频器之间的通讯，换班，工艺计算，产量报表，号数报表，作为子程序。我们把通讯，换班，产量报表，号数报表等子程序做成标准程序模块，这样缩短了程序的开发周期，增强了程序可读性。主程序由速度信号的采集，给棉电机和引纱电机初始频率的计算，全机动作的控制，给棉电机和引纱电机频率的调整等程序组成。其中信号的采集使用PLC中的高速计数器，初始频率的计算是根据细纱号数和捻度，转杯电机的理论值进行计算，动作的控制主要是控制转杯电机、分梳辊电机、引纱电机和喂棉电机的起停顺序。给棉电机和引纱电机的转速采用闭环控制，积分调整的方式，用来满足纺纱工艺的要求。还值得一提的是在新装设备调试初始，需要进行电机转向的调整和机械调整，这就需要电机点动的控制方式，为实现这一功能，我采用通过旋钮选择点动方式，控制人机界面显示点动画面，从而进行点动控制。
系统采用RS-485进行网络通讯，RS-485是一般工业控制所经常采用的网络通讯方式。它具有能够实现多机通讯（RS-485驱动器多可接32个从站），通讯距离长，抗干扰能力强等特点。台达DVP32ES00R主机具有RS-485通讯口，而台达VFD变频器也都有RS-485通讯口，并且提供了专用驱动指令。我们以PLC为主机，两个变频器为从机组成RS-485控制网络。每个从站被赋与唯一的本机地址。通讯采用主机轮询，从机应答的通讯方式，主机发出的信息可以被各从机接收，从机只能发出应答信息，从机间不能通信。从机接收到数据后，判断地址是否和本机地址相同，若相同则对数据进行处理后应答，若不同则不予理睬。通过通讯主要是控制给棉电机和引纱电机的起停和工作频率的修改，工作频率初值是PLC根据设定的细纱号数和棉条号数计算得出。在机器运转中，通过速度传感器检测，PLC进行计算比较，微调工作频率，使机器运转精度提高。其中需要注意的是在使用通讯进行控制变频器的起停一定注意程序的逻辑顺序，不然将会引起动作的混乱而不能达到预期的效果。
大屏幕触摸屏的优点是信息量大，操作简便直观。在本系统中采用PWS1711工业级人机界面，根据需要设计了各种画面，用来输入工艺参数，显示实测参数。另外提供了产量报表和号数报表，画面如下
甲、乙、丙、丁班的产量分别计入各班的产量，作为当前记录，每天的产量在24点的时候，利用循环语句自动填入历史记录（包括日期）。同时把同一工艺的纱线产量计入号数表，号数作为填入的条件，也就是说只有在号数改变的时候，再重新记录。这项工作省去了产量记录员每天记录的麻烦，它可以记录35天的产量，其中15天是停电保持的，只有管理员才可以清零。
文章叙述台达的EH高功能可编程控制器、变频器、文本显示器、中惯量伺服在玻璃纤维后处理生产线上的成功应用。提高了中国纤维布处理能力和中国电子印刷板设备水平的发展。
关键词：玻璃纤维 处理生产线 工序制造
1、引言
每年世界玻璃纤维250万吨总产量中，电子材料玻璃纤维年产量已突破30万吨，该电子材料玻璃纤维布代表了当今玻璃纤维精密织造的高水平，电子级玻璃纤维中国俗称”E布”，一般经织造成、脱蜡、表面涂偶联剂等工序制造。
2、玻璃纤维后处理设备构成
玻璃纤维后处理设备分开卷机构，浸涂机构(浸涂表面涂偶联剂)，烘烤机构，前牵引，后牵引，收卷部份。
1．1 玻璃纤维后处理系统要求
开卷部分恒张力控制，速度可以调节
收卷部分变张力控制，张力变化，达到收紧纤维，收卷整齐，间隙均匀。
后牵引部分，要求收紧后和前牵引同步，
可以测定纤维长度误差+-1MM，纠偏要求误差+-1MM.
1．2.玻璃纤维后处理系统工艺
玻璃纤维后处理系统工艺过程参见示意图，如图1所示。
2电气系统配置设计
2．1人机选用台达的文本显示器台达TP04
•STN LCD 128*64
•256K内存
•2个通讯口COM1(RS232) COM2(RS485)
•薄膜式按键
•DC24V(-10%-20%)
•内建万年历功能
•三种语言切换
•多种图形,按钮,组件功能.
2．2控制器PLC DVP32EH00R2
该机种为台达高功能主机,16入/16出. 具有以下特点
•2个通讯口,可以扩充到3个
•内建高速输入/输出
•200KHz高速计数器、200KHz脉波输出
•丰富的指令，功能强大，超稳定的电气特性。
2．3变频器
VFD022M43A--前牵引控制.
VFD022M43A---后牵引控制.
•迷你型微型化结构设计、体积小，易操作
•高度运行稳定性，性能完善，功能齐全
•载波频率高达18KHz，实现静音运转; 0.1-400Hz
•7段速控制及简易PLC自动程序运转
•高速通讯接口，达率高达38400bps
•自动加减速佳化控制功能
•智能化风冷技术应用
2．4烘箱部分
VFD055M43A*4循环风机,VFD055M43A排气电机将浸涂后的纤维布进入4个烘烤箱中烘烤，4个烘箱的温度由温控器控制，温控器选用台达的DTA4896，总共4个单独控制温度；总共4台VDF055M43A变频器拖动循环风机，1台3.7KW排废风机,选用VFD037M43A.
2．5收卷控制
收卷伺服控制：伺服电机ASMT30M250AK
伺服驱动器ASDA-A3021MA.
•五机一体
•内涵运动控制器
•性能优异
•指令平滑功能
•软件功能
•通讯功能通讯接口 RS232/RS485
•3种工作模式
•10种控制模式自由切换
•自动增益调整
•高响应,高均一性适应应.
2．6纠偏控制器+.同步电机 控制纠偏,跟随2个位移传感器做位置跟随,防治跑偏。
2．7编码器 测定纤维长度，1PLUSE/1MM
2．8电气系统结构图（图2）
3、文本画面规划
4、工艺系统自动化原理设计
4．1对于锥度的一些计算（参见图9锥度控制原理图）
锥度用于在张力补偿，当收卷直径加大到一定时候，每增加100米张力增加1%，满足张力控制，辊径一直在增加，其数学模型可以根据原始辊径与纤维厚度计算，根据公式辊径=D0+增加辊径
增加辊径=（收卷长度/PI）层数
其中：D0---原始辊径
PI=3.14
收卷长度=编码器反馈值
张力=扭矩/辊子半径
举例说明：
如收卷长度2400米，锥度起始长度1000米，锥度设定50，额定扭矩=14.2N.M 扭矩设定值=50%
则：锥度控制长度 2400-1000=1400米
增加扭矩 1400/50=28
28*1%=28%
实际扭矩=14.2*78%=11.076
实际张力需要乘以减速比13 则实际为(11.076/0.38)*13=37.8KG
4．2后牵引系统控制原理（参见图10控制原理图）
后牵引在浮动辊未动作,定速运转
若浮动辊启动,变速运行,速度利用PID调节，达到速度控制。
4．3电子纠偏装置原理设计（参见图11控制原理）
根据两边位置控制同步电机做位置跟随,保证收卷位置。
4．4 纤维长度测量
编码器输出A/B相信号,利用PLC的C251硬件高速脉冲输入测定步长,占用HHSCO,1PULSE对应1MM,硬件高速口的RESET和START用内部M1264,M1264 ,M1273/M1274控制.
D1225=1 为1倍频模式
4．5 班产计算
根据设定的当前班次,计算班产,如更换卷则需要重新计算班产,同时记录时间和日期.
甲乙丙班产合计为总产.
根据时间,日期和年月可以查询产量,需要占用5个文件寄存器,可以读出和写入.
此时候,程序采用变址寄存器E/F来寻址.非常便捷.
EH PLC文件寄存器共10000个.
4．6 其它设计
扭矩:用通讯方式写入地址010CH,伺服扭矩参数1.读取伺服的输出状态0409H,利用台达PLC 的SON指令判断ON 位,确定输出状态.
张力计算前面已经介绍,主要是增加的卷径计算,终资料为一离散数列.
扭矩需要做一定的补偿,引入锥度算法,可以逼近实际扭矩.
该数学公式中辊径,扭矩,张力均为变量.
张力=扭矩/辊径
读伺服输出P4-07,监控伺服输出状态.
文本的画面更换用PLC内部的寄存器控制.
5、程序设计
5.1流程图
见图12所示：
5．2 PLC输入输出点规划：
5．3 伺服参数设置:
P1-00----000
P1-01----03
P1-07----2
P1-12---010CH给定
P1-36---
P1-44---1
P1-45---1
P2-00----30
P3-00----04
P3-01---1
P3-02---1
P3-05---2
6、结束语
该系统上台达的EH高功能可编程控制器,变频器,文本显示器,中惯量伺服在玻璃纤维后处理生产线成功应用,控制大卷径放料和收料,全套的机电产品高性能的表现,方便用户的维护和使用,系统稳定得到用户的好评,这是其它产品所无法比拟的. 提高了中国纤维布处理能力和中国电子印刷板设备水平的发展。