台达机电产品在中空纤维生产线上整合应用

摘  要：本文主要介绍台达机电产品在中空纤维生产线上的良好整合应用，体现了台达机电产品在电气控制系统上整合应用的高性价比、技术方案优势。

关键字：PLC  人机界面  温控器  RS485通讯

1 引言

中空纤维是一种特殊化学材料，主要用于服装材料加工和制造。含有中空纤维成分的纺织材料具有质地柔软，透气性好，结实耐用等优点，被广大纺织轻工业普遍采用。本文介绍的生产线专门用于生产中空纤维这，其电气控制系统完全采用台达机电产品集成，以单一自动化技术平台实现化纤工艺和技术生产要求。

2 工艺自动化系统

2.1 工艺流程

原料甲和原料乙以某种比例配比方式混合后输送出去，经过齿轮泵搅拌均匀后送往凝胶槽挂胶上料，再经过水洗槽水洗，由牵丝轮带动中空纤维进入绕丝槽处理，最后由绕丝轮将中空纤维成品卷绕成型。生产线系统主要由配料罐甲、配料罐乙、齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、牵丝轮、绕丝槽、绕丝轮等部件构成，如图1所示。

2.2 控制内容

齿轮泵速度和齿轮泵、配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮温度控制。需要电气控制系统控制齿轮泵旋转速度，从而达到控制出料量和出料速度，在工艺要求的温度下原料分别经过齿轮泵、凝胶槽、水洗槽、绕丝槽、绕丝轮等溶液处理，系统要求根据不同规格产品设定并控制齿轮泵，配料罐甲、配料罐乙、凝胶槽、水洗槽、绕丝轮内溶液温度，同时要求显示牵丝轮和绕丝轮的旋转速度，系统能够根据需要随时存储工艺参数。

 

图1 工艺流程画面

3 自动化系统设计

3.1控制系统原理

制系统原理如图2所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能，可以提供给用户3个COM接口，方便与外围工控设备通讯联机。COM1：RS232通讯方式与下位PLC连接，进行生产线工艺参数设置和读取；COM2：RS485通讯方式与一台变频器连接，可以进行变频器给定频率设定，显示输出频率、输出电压、输出电流、报警信息以及大致原因等参数，同时可以通过人机界面通讯控制起动、停止变频器；COM3：RS485通讯方式与6台温控器连接，可以显示温度设定值、当前值，还可以通过通讯设定这6台温控器通讯站号、PID参数等内容值。

台达机电产品通讯协议符合标准的MODBUS通讯协议，使得台达机电产品整合应用时通讯连接方便、稳定。人机界面COM2、COM3通讯口均支持RS485通讯方式，该方案应用COM2口与变频器VFD002S21A相连，人机界面直接读取变频器内部参数；应用COM3口直接连接6台DTC系列温控器，实时读取相应槽位SV、PV值，采用PID温度控制方式达到准确控温效果，可以通过人机界面分别设置P、I、D相关参数以及实现通讯协议自动同步功能。

 

图2 控制系统原理

3.2系统配置与通讯

（1）配置。控制系统方案配置如下表所示。下表列出的配件是生产线控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、继电器、按钮、指示灯等）、检测传感器（K型热电偶、PT100热电阻、接近开关等）元器件，此处不予赘述。

表  系统配置

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>序号

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>元件名称

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>型号规格

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>数量（台）

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>备 注

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>电源模块

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>DVPPS02

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>DC24V

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>2

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>PLC

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>DVP12SC11T

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>高速计数

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>3

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>变频器

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>VFD002Svalue="21" UnitName="a">21A

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>4

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>温控器主机

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>DTC1000V

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>人机通讯

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>5

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>温控器扩展

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>DTC2000V

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>5

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>人机通讯

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>6

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>编码器

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>ES3－10CG6941

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>3

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1000PPR

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>7

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>人机界面

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>DOP－AE80THTD

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>3＊COM口

（2）通讯。巧用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果，上面的程序就是一个应用例子，将PLC程序运算的数据结果赋给变频器作为给定频率，实际上可以编辑更多的宏指令代替PLC程序，可以灵活的实现数学运算和流程控制，但是要结合人机界面画面程序注意考虑程序容量和执行效率。为了确保通讯畅通，必须将人机模组参数项通讯口通讯协议、通讯格式分别和变频器、温控器相应参数设置一致，本例中COM2和COM3通讯格式均为：RS485，19200，7，E，1。

人机界面CLOCK  Macro宏指令介绍：
SELECTCOM(1)                           ；选择通讯口；
(2#1@INVERTER-2001) = (1@D514)         ；赋值语句；
END

3.3 转速控制

系统转速控制由PLC控制变频器实现。DVP12SC型号PLC具有8DI、4DO，具有高速计数和高速脉冲输出功能，本项目采用输入点X1、X10、X11分别采集三路旋转编码器脉冲信号，对应PLC内部高速计数器软元件分别是C236、C243、C245，分别对应齿轮泵、牵丝轮、绕丝轮速度，前者齿轮泵速度要求精确控制，调试时较有难度，后二者速度只要求实时显示，不要求精确控制。由于变频器低频运转时电机速度较慢，所以利用60ms定时中断程序采集编码器脉冲差值波动较大，测速不准确，只能改变软件算法，程序通过特殊辅助继电器M1012和M1013组合应用完成速度检测，M1013是1S时钟脉冲，M1012是100ms时钟脉冲，具体做法就是，采用M1013采集各路编码器1S内积累的脉冲数量，再利用M1012时钟脉冲进行脉冲数量平均值计算，得到趋于合理、稳定的脉冲数量值，再经过程序处理转换为旋转速度，实际证明这种方法还是能够满足客户要求的，效果良好。

3.4 人机界面设计

台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮，可以将人机某个画面以后缀名为JPG的文件格式存储在USB存储盘中，方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。系统工艺参数存储画面如图3所示。按下图3“存储”按钮后，该画面就以JPG文件格式存储在U盘中，文件名以日期＋画面序号命名，如果U盘未插在人机背面，会显示未找到存储盘报警。

 

图3 系统工艺参数存储画面

4 结束语

中空纤维生产线项目结合台达机电HMI、PLC、变频器、温控器、编码器等机电产品，为客户开发了一套稳定可靠的系统，该生产线自投产以来运行正常，不但能够满足现场工艺要求，而且更提高了设备稳定性和生产产品质量和工作效率，证明中达电通是客户值得信赖的合作伙伴。