摘 要：預(yù)浸布生產(chǎn)線是漁具行業(yè)重要的生產(chǎn)裝置。本文介紹了PLC對預(yù)浸布生產(chǎn)線進(jìn)行多輥速度控制、干燥塔溫度控制、收卷糾偏控制；采用變頻器對電機(jī)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；使用觸屏作為人機(jī)接口，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和監(jiān)控，達(dá)到了滿意的控制效果。
關(guān)鍵詞：PLC 酚醛預(yù)浸布 變頻器 觸摸屏
0 引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)裝備越來越復(fù)雜，自動化程度越來越高?？删幊炭刂破?PLC)及其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是構(gòu)成CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，被稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱(PLC、數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人)之一，由于其使用簡單、功能強(qiáng)大、可靠性高，目前已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。越來越多的重要設(shè)備、工藝、關(guān)鍵部位都采用可編程控制器來組成控制系統(tǒng)。以往的控制系統(tǒng)由于較多的使用繼電邏輯器件，具有故障率高、維修不便、動作滯后、控制精度低弊端，使用可編程控制器可以使控制的精度和穩(wěn)定性得到有效保證。
某漁具廠酚醛浸布生產(chǎn)線的操作流程為：玻璃纖維布在酚醛樹脂中浸泡后，通過多輥連接的生產(chǎn)線進(jìn)行擠壓、拉伸，通過干燥塔分段干燥后就形成了酚醛預(yù)浸布，最后由收卷裝置將干燥后的預(yù)浸布卷成布筒。
該生產(chǎn)線是一個(gè)典型的多輥速度控制對象，其中有大小鋼輥十幾個(gè)(由電機(jī)帶動運(yùn)轉(zhuǎn))，為保持產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的連續(xù)性，需要保持生產(chǎn)線中布的張力恒定，因此必須控制布前進(jìn)的速度一致，帶動生產(chǎn)線前進(jìn)的主要四個(gè)鋼輥(放卷輥、定速輥、輔助輥一、輔助輥二)的精確控制尤其關(guān)鍵。干燥塔為立式三段結(jié)構(gòu)，分別采用不同溫度的蒸汽(100～200℃)對預(yù)浸布直吹固化，要求控制溫度波動范圍為設(shè)定溫度±2℃。預(yù)浸布傳動過程中會出現(xiàn)傳動跑偏，收卷裝置前通過光電開關(guān)檢測布的位置，控制收卷裝置移動電磁閥，糾正預(yù)浸布的偏移。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
1.1硬件組成及系統(tǒng)方案
系統(tǒng)使用PLC作為控制系統(tǒng)的直接控制級，我們選擇了日本三菱公司的FX2N128MR，由于輸出點(diǎn)數(shù)較多，增加了輸出擴(kuò)展模塊FX2N16EYT。
現(xiàn)場由多個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器(日本OMRON)測量速度輥的速度信號，通過特殊模塊FX2N4AD(實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換)傳送到PLC。PLC根據(jù)設(shè)定值和測量值運(yùn)行算后，通過特殊模塊FX2N4DA(實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換)作為控制信號提供給變頻器。
由變頻器電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)帶動速度進(jìn)行速度控制，變頻器選用日本三菱公司FR-E540-0.4K-CH，這具有正反轉(zhuǎn)特性、啟動轉(zhuǎn)矩大、升速降速時(shí)間短、直流過載保護(hù)等功能。使用變頻器進(jìn)行電機(jī)調(diào)速精度高、切換快，而且可以大大降低能源消耗。溫度采集采用鎧裝防爆Pt-100熱電阻，自行研制了溫度采集板，通過特殊模塊FX2N4ADPT將現(xiàn)場熱溫度信號采集上來，模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往PLC。PLC根據(jù)設(shè)定值和測量值運(yùn)算后，通過特殊模塊FX2N4DA提供現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的開度信號，控制蒸汽的流量，進(jìn)而使干燥塔內(nèi)溫度達(dá)到控制的要求。
收卷裝置前通過光電開關(guān)(日本OMRON)檢測布的位置，控制電磁閥，通過液壓泵的動作帶動收卷裝置的移動，糾正預(yù)浸布的偏移。
控制柜面板上安裝了觸摸屏(日本三菱公司F940GOT-SWD-C)作為人機(jī)交互界面，可以方便的進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置、控制參數(shù)設(shè)置以及現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)查看、曲線查詢等操作。
考慮到安全柵的成本較高，系統(tǒng)防爆方式采用防爆的現(xiàn)場儀表及操作按鈕等，因此在控制系統(tǒng)中不再采用安全柵方式防爆，這樣可大大減少控制系統(tǒng)的造價(jià)。
1.2控制軟件結(jié)構(gòu)
使用三菱公司GPP for Windows編程軟件進(jìn)行控制程序編寫，該軟件可以使用梯形圖、指令表和SFC三種編程方式，指令多達(dá)156種，功能強(qiáng)大，編程非常方便。
設(shè)備精確控制的實(shí)現(xiàn)由PLC自帶的PID運(yùn)算模塊實(shí)現(xiàn)，通過合理的設(shè)置P、I、D參數(shù)，可以得到滿意的控制效果。
為提高運(yùn)行速度、減少運(yùn)行指令，在控制軟件設(shè)計(jì)中我們采用了模塊化編程，設(shè)計(jì)了各種通用子程序，如數(shù)據(jù)采樣子程序、PID運(yùn)算子程序、邏輯動作子程序、報(bào)警子程序等。
1.3觸摸屏
近年來，為了方便用戶在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和查看等操作，三菱、OMRON、西門子等企業(yè)相繼推出了便于現(xiàn)場操作的人機(jī)接口設(shè)備(也稱圖示操作終端或觸摸民間)。日本三菱公司的GOT系列產(chǎn)品是用戶評價(jià)比較高的觸摸屏產(chǎn)品，我們選用型號為F940GOT-SWD-C的觸摸屏，該產(chǎn)品可與FX系列或A系列PLC的編程接口直接相連，可以安裝在控制盤或操作盤面板上。
使用三菱公司的FX-PCS-DU-WIN-C編程軟件可以設(shè)計(jì)觸摸屏畫面，該軟件類似于組態(tài)軟件，不用寫一句程序，只須將相關(guān)元件拖到畫面上，設(shè)置地址即可。
在個(gè)人計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)完成后可以通過串口傳送到觸摸屏。觸摸屏上電后(使用24V電源，可由PLC直接供給)直接進(jìn)入所設(shè)計(jì)的畫面，用手指在畫面輕輕一點(diǎn)就可以直接按設(shè)定的地址查看PLC數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)了，同時(shí)也可以按權(quán)限對PLC數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。系統(tǒng)還支持歷史曲線、棒圖、餅圖等功能，也可以將打印機(jī)連接到觸摸屏實(shí)現(xiàn)按需打印或定時(shí)打印，使用起來非常方便。
2 結(jié)束語
可編程控制器和觸摸屏結(jié)合可以用在很多工控領(lǐng)域，在預(yù)浸布生產(chǎn)線中的應(yīng)用則是一個(gè)實(shí)例。該系統(tǒng)2002年6月在威海某漁具廠投入運(yùn)行后，控制達(dá)到了預(yù)定的工藝要求，產(chǎn)量質(zhì)量穩(wěn)定，運(yùn)行至今情況良好，表明該設(shè)計(jì)方案是成功的。
雙方正準(zhǔn)備對多套預(yù)浸布生產(chǎn)線進(jìn)行控制，并通過RS485總線聯(lián)網(wǎng)至上位機(jī)組成分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行綜合監(jiān)控。上位機(jī)納入企業(yè)局域網(wǎng)后可以和全廠的信息管理系統(tǒng)相連，組成管控一體化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。