西门子6ES355-2CH00-0AE0

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片梭织机的换纬是通过控制挑纬器动作来实现的。新型片梭织机由电脑控制电磁铁，进而由电磁铁驱动挑纬器工作，可实现任意比例混纬。PU130型片梭织机通过机械带动两个祧纬器工作，只能织制1：1比例混纬产品。为适应市场对多比例混纬产品的需求，针对PU130片梭织机特点，我们经过精心设计，积极攻关，研制出适合PU130进口片梭织机特点的自动混纬系统。系统以气源为动力，由电磁阀控制气缸、再由气缸活塞带动挑纬器按工艺要求动作，而电磁阀由PLC可编程控制器按程序来控制，改变程序很容易实现多比例自动混纬。该系统简单、实用、性能稳定，投资少。
1问题提出
由瑞士生产的PU130型片梭织机，属于二十世纪八十年代的产品。该设备九十年代初引进时性能较为先进，主要生产 7*6、7*7等厚重常规品种牛仔布，产品质量稳定均能达到客户的满意，在生产中发挥着重要作用。也给企业带来了新的产品市场，创造了良好的经济效益。但是，随着社会经济的不断发展，社会需求越来越高，牛仔布品种越来越多样化。老产品已不适应人们的需求，取而代之的是不同支数、不同颜色、不同比例的多比例混纬牛仔布新产品。而且需求量越来越大，占据了市场的主流。PU130型片梭织机只能单一比例混纬，产品品种单一，严重制约了新产品开发。虽然PU130型片梭织机已经更新换代，但是，新设备的自动换纬系统复杂昂贵，再次引进更换新设备已不现实。
PU130片梭织机是二棉分公司的重点设备之一，在织造车间所占比重较大，对企业生产经营产生着举足轻重的影响，随着新型进口设备自动化程度的不断提高，该设备的不足也愈显突出。另外，该设备在经过十多年使用后，元器件老化，故障率增加，再加上该型号进口设备已经更新换代，配件价格昂贵而且难以买到，致使维修难度增大、维修费用增高，常常因此而影响生产和产品质量。品种调整时改机时间长，投入资金愈来愈多。因此，在PU130片梭织机上实现多比例混纬，继续充分发挥该设备的作用就成了摆在我们面前的重大课题。
2研制方案的确定
PU130型片梭织机有两个挑纬器，每个挑纬器带动一根纬纱，由机械带动依次轮流工作，达到1 ：1混纬。若要实现n ：1混纬，则必须使其中一个挑纬器连续工作n次后，另一个再工作，从而实现多比例混纬的目的。通过调研和反复研究、论证，形成设计思路如下：
一、采用气源为动力，带动挑纬器工作。气源由电磁阀控制，而电磁阀由可编程控制器按程序来控制，从而控制挑纬器动作，实现多比例自动混纬。
二、通过一定程序完成停车、断纬、或其他原因造成的停车补纬工作。
三、可编程控制器控制的电磁阀动作要与织机的运动协调一致（同步）。
四、由于挑纬器每分钟要完成300个动作，要求选用的所有元件质量稳定且能满足高频率、长期工作的要求。
3系统组成及工作原理
3.1系统组成
空气压缩机：作为动力源输源驱动汽缸进而带动挑纬器工作，气压0.7—0.85MPa。（企业已有且正在用于生产，不需单独购置）
可编程控制器：选用日本三菱FX1n—MR24型，其具有性能稳定，动作可靠、价格低等特点。传感器选用频率在50HZ以上NPN型，其工作电压与所选用可编程控制器提供电压一致（24V）。
电磁阀：电磁阀的选用要满足动作频、响应速度快的要求，由DC12V或24V电源供电。经过多次试验，最后选用台湾产型号为T180—4E1—PSL的电磁阀。
汽 缸：气缸要求具有动作频、润滑好、耐摩擦、温升低等特点，由专业生产厂特殊加工。自行设计制造了专用连杆接头、支架接头等系列部件。
挑纬器：采用原机上带的。
3.2工作原理：以气源为动力，驱动挑纬器按工艺要求工作，通过PLC控制而实现多比例自动混纬。系统工作过程：由电磁阀控制进入气缸的两个阀门，进入汽缸的空气驱动气缸活塞运动，气缸活塞通过连杆接头带动挑纬器动作，通过PLC可编程控制器按程序来控制电磁阀，进而控制挑纬器按要求动作，达到不同比例混纬的目的。
4系统调试及运行参数的确定
4.1 把可编程控制器开关打到运行状态，然后短接一下X2---- COM，启动布机，此时，应按2 ：1工艺运行。依此类推，短接一下X3---COM， 然后启动织机，应按3 ：1工艺运行。依次有：X4对应4 ：1比例混纬；X5对应5 ：1比例混纬；X6对应6 ：1比例混纬。4.2使布机运行在6 ：1状态，在运行到单纬位时停机，由值车工抽出最后一纬，然后开车，或者在运行到单纬时，挑断纬纱（不须抽纬纱），然后开车，布匹上该单元纬纱应不缺失。
4.3使布机运行在6 ：1状态，且在织多纬时停机或挑断纬纱，由值车工抽掉最后一纬，然后再开机，多纬数应该是6根。在织多纬情况下，不论何原因停车，可编程控制器输出Y0应闭合，此时，电磁阀吸合（工作状态）带动气缸工作。
4.4工艺参数设定：D128值为工艺要求值，必须在运行前由常数K设定初始值。因为K值小于20n毫秒时，织多纬时容易少纬；而K值大于1秒时，又容易造成多纬。所以，定时器T201的K值设定应大于20n毫秒的2—3倍，而小于1秒。例如：表1中是2 ：1比例混纬程序，T201设置为320毫秒（大于20*n=20*2=40毫秒，小于1秒）。

1 引言
副井提升机信号及综合保护系统,是副井提升系统的重要组成部分。该系统工作性能的优劣,直接影响到提升机的安全运行。某煤矿副井提升机分为两套提升绞车，一套为双罐笼提升-双层提矸(换层操作)、双层提人(不换层，设人员上下桥台)及其它辅助作业;另一套为带平衡锤的单罐笼提升—双层提矸(换层操作)、双层提人(不换层，设人员上下桥台)及其它辅助作业。原信号系统中的井口闭锁信号及打点信号由于器件的老化等原因，动作迟缓或误动作。同时,可编程序控制器的高速发展和成熟应用,也为副井提升信号系统的改造提供了良好的前提条件。因此，从满足现场需要和操作方便灵活的角度出发，应用可编程控制器对其进行改造。

2 三菱FX_2N可编程控制器
三菱FX_2N系列可编程控制器是小型化，高速度，高性能的产品，是FX系列中最高档次的超小型程序装置。除输入出16~25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。它具有如下特点:
l 系统配置既固定又灵活
在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16--256点的灵活输入输出组合。
l 备有可自由选择，丰富的品种
可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。
可根据电源及输出形式，自由选择。
l 令人放心的高性能
程序容量:内置800步RAM(可输入注释)可使用存储盒，最大可扩充至16k步。
l 编程简单
本系统采用三菱的FX2N系列PLC实现上下井口的各种操作。上井口为FX_2N128MR，下井口为FX_2N80MR，车房为FX_2N48MR除紧停信号单独外的各种操作及信号的处理均由可编程控制器完成

3.1 车房显示系统
车房显示系统主要完成提升过程中的各种信号显示，包括提人、提物、急停、换层、检修等的汉字显示，上、快下、慢上、慢下、停车等的汉字和数字显示，三次提升信号所对应的数字记忆，提升钩数的累计显示等等。对上、快下、慢上、慢下、停车的五种信号同时具有与信号数字相对应的音响信号，如打点信号为4，则对应有四次音响信号。在紧急停车时具有上井口、下井口、车房的全线音响报警信号。
各种与绞车控制回路闭锁的信号集中到车房显示系统的控制柜中，再分别接入各控制回路，便于维护和检修。
3.2 上井口信号操作系统
上井口信号操作系统的功能主要是根据提升任务的需要向车房发出相应的打点信号及完成相应功能的转换，如提人、提物、换层、检修等。根据煤矿安全规程要求，在提升过程中，下井口的信号必须由上井口转发，即每次提升开始，下井口首先向上井口发出打点信号，上井口再发出相应的信号，并传至车房，同时在操作面板上显示相应的数字和发出相应次数的音响信号。如果上井口发出的信号与下井口不一致，信号将不能发出，操作面板上也相应显示和音响信号。但当上井口下放人员时，不论下井口发出什么样的提升信号，均服从于提人，即上井口可以将提人信号直接发至车房，实施提人操作。在本系统中不论是提人还是提物，只有提人、提物转换开关的位置选对，打点信号才有效。一旦信号正确发出，除紧急停车信号外，系统将闭锁各种信号，确保提升的安全。当需要换层时，只要将换层转换开关置于换层位置，提升机将按照换层所设定的速度运行。在系统检修时，将检修转换开关置于检修位置，此时提升机将按照检修速度运行。
上井口发出的各种信号均传至车房，为司机提供开车信号。在提升信号没有发出时，绞车开不了车。在信号系统中还设置了提升方向的闭锁，绞车只能按正确的方向开车。
在系统中如果上下井口的闭锁和操车信号异常，显示屏上将出现相应的闪光指示，以便及时的发现问题和解决问题。为了方便上下井口的联络，系统中设置了联络信号操作按钮，通过此按钮实现各种联络。
当信号系统的PLC检修或故障时，本系统可以通过设置的备用信号系统发出各种开车信号，确保提升系统的正常运行。
3.3 下井口信号操作系统
下井口信号操作系统的功能基本与上井口信号操作系统的功能一样，不同之处在于:
(1) 下井口的信号只能传至上井口，而不能直接发至车房。
(2) 当下井口发出提人信号时，上井口只能发出提人信号。
当需要紧急停车时，上下井口均可通过紧急停车开关，发出全线紧停声光信号。

4 结束语

该副井提升机信号系统自投入运行以来,工作性能, 基本实现无故障运转大大增强了副井提升机的安全性和提升能力。

.前 言
四连杆装箱包装机是一种一次可以装四箱（可以是纸箱）既4*24瓶或者三箱 3*24瓶的连续装箱的包装机械设备。在啤酒等瓶装饮料行业中，四连杆装箱包装机主要完成瓶装产品的装箱、卸箱等工作。由于具有性能优良等特点，在包装行业中使用非常普及。
对于四连杆装箱包装机中电气部分的控制，是包装机使用安全、可靠性的重要保。目前，老型号的四连杆包装机的电气装置大多采用继电器的控制方式。这种控制方式连线复杂、继电器使用数量多，造成电气控制部分可靠性差、故障，日常维护量大。同时，设备缺少操作的安全保障措施，容易发生事故。
随着可编程控制器（PLC）技术的发展，把PLC控制技术应用于四连杆包装机的控制中，取代原有的控制线路。是四连杆装箱包装机控制系统发展的必然趋势。

2.系统结构
四连杆装箱包装机控制系统由电气部分和气动执行部分组成。工作过程见流程图（图1）。电气系统输出控制在电气控制部分的改造中，分析了包装机的工作过程和控制特点；对包装机的控制基本上都是光电开关、接近开关、电磁阀、电机等这类的开关量输入、输出设备。控制过程以连续的逻辑量控制为主的操作方式。PLC的开关逻辑和顺序控制是PLC应用最广泛、最基本的功能，基于PLC的这一使用功能和特点，决定将原有继电器控制系统全部拆除，采用PLC控制。因为该用户厂家其他自动化设备使用的基本都是日本Omron公司的PLC，再根据采集和控制点数，我们选用Omron公司的SYSMAC CPM2A-60CDR-A的 PLC作为系统控制器。

3、系统设计
3、1 四连杆装箱包装机的电机可以进行点动、正转和反转，以带动夹瓶装置做往复运动装箱。瓶电机和两个箱电机分别用作传输瓶和传输箱。七个电磁阀和与之对应的气缸，分别控制“夹头”，“定位器”，“出箱臂”及“进箱臂”“箱导向”。设“手动”和“自动”操作两个切换开关。
3、2 在包装机的操作前台和设备后台、侧面加装3只光电检测开关，在操作人员误入设备危险区域时，系统紧停车，保证安全。
3、3 在传送带上安装Omron的E6A2旋转编码器，测量传送带的速度。当传送带电机异常停车时，停止包装机工作。
3、4 系统输入回路中有光电和接近等开关，PLC上的DC24V电源容量就不足了，各输入、输出元件均使用DC24V直流稳压电源。PLC控制系统原理图见图（2）。
3、5 为了使PLC系统运行，采取了多种防护措施，如和系统中的强电设备分开接地，接地线的截面积大于2平方毫米。PLC输入和输出的感性负载都并联续流二极管等，以输入触点在断开时，感性负载因储能作用而产生电弧高于电源电压数倍甚至于数十倍的反电势对系统产生的干扰。见图（3）。
3、6 系统的输入部分36点，输出19点，一共占用PLC 54点，系统冗余6点，符合自动化系统设计要求。

4、程序设计
PLC程序采用梯形图编写，其自动控制操作流程图见图（4）。其中，PLC主程序参照原有继电器控制系统的电气控制原理图进行设计，这种程序设计方法简单，有现成的电气控制线路为依据，设计，在旧设备电气系统改造中经常采用。

按照原有电气控制系统输入信号及输出信号做为PLC的I/O点，原来由继电器硬件完成的逻辑控制功能由PLC软件——梯形图替代完成。图（5）为四连杆装箱包装机进箱臂部分电气控制原理图。图（6）为转换后的四连杆装箱包装机进箱臂部分PLC程序梯形图。
5、系统调试
5、1 调整光电开关SQ1和反射板的安装距离，使光电开关处于工作状态时，调整到“挡光”，PLC输入通道HR0003的指示灯亮。以同样方法调整好光电开关SQ2、SQ3、SQ4……..SQ10。
5、2 调整接近开关JQ0，使“夹头”在运动轨迹的最低点时接近“档块”，并使PLC输入通道HR0012指示灯亮，以同样方法调整好接近开关JQ2、JQ3、JQ4、JQ5。
5、3 调试旋转编码器时，A、B、Z相按说明书接线，在PLC编程软件中对编码器的高速计数进行设置，使用Z相加软件复位方法。见图（7）。按下按钮5SA，使传送带电机停车时，四连杆装箱包装机应停止工作。

5、4 按动相应的按钮，分别控制进箱电机、出箱电机、瓶电机的开、停。关机以后将开关位置置于“关”。1SA和2SA分别控制“出箱臂”和“瓶定位”，10SA，15SA控制“导向”和“变距”。
5、4在上述“动作”都已正确时，将“手动”转为“自动”，按下“整机启动”按钮，调试PLC逻辑程序。进行自动装箱包装操作。

6、结束语
经PLC改造后的四连杆装箱包装机电气控制系统，外观上；物理接线量大大减少，控制柜体积缩小，柜内的原器件排列有序。运行效果上；经设备运行证明，自动化程度大大优于原系统控制效果。控制可靠性大大提高，减轻了现场操作人员的劳动强度。由于系统在整个包装流水线和包装机设备的危险位置安装了光电位置检测开关，提高了操作的安全性。总体上提高了企业的经济效益。

1、 引言
输送站控系统是输送中不可缺少的环节，其主要是实现的汇集与转输，同时要对来油进行加热、加压和含水分析等，其站内主要分为加热炉系统、加压泵系统、罐区系统、流量计系统等。为了实现生产数据的集中管理、保存和打印，就需要将各个系统中的数据进行集中采集和保存，而多个系统都是采用专用的和不同厂家的控制系统，如加热炉系统、流量计系统等。因此，对中心站控系统就必须解决各个系统之间的通讯问题。
作者在对中国石油长庆油田XX管道沿河湾SA系统的设计中，就遇到此类问题，即加热炉系统采用的是北京亚控自动化公司的组态王软件进行监控，而中心SA系统则采用Siemens公司的S7 400 PLC和Wincc软件进行监控，并且在通讯电缆的设计中采用的是两芯屏蔽电缆，因此就无法采用工业以太网和OPC协议实现互相之间的通讯，最后双方决定采用Modbus RTU通讯协议进行通讯。
2、通讯系统组成
中国石油长庆油田XX管道沿河湾站控系统采用的是Siemens S7 400和ET200M系列PLC。

为了实现站控计算机可以同加热炉系统通过Modbus RTU协议进行通讯，采集必要的数据，在ET200M子站中配置了Siemens公司S7 300系列PLC中的CP341通讯模块。CP341通讯模块是通过点到点连接，用于高速，强大的串行数据交换，以减轻CPU的负担。该模块提供了三种不同类型的传输接口：
（1）、RS232C（V.24） （2）、20mA(TTY) （3）、Rs422/Rs485(X.27)
同时，该模块内置有ASCII、3964（R）和RK512通讯协议，此外，该模块也可以装载其他的通讯协议，如Modbus Master协议、Modbus Slave协议和Data Highway协议。
在本设计中，CP341作为Modbus RTU Master，组态王作为Modbus RTU Slave，CP341通过单独定购的Modbus RTU Master软件来实现双方的主从通讯，其可以实现的功能代码为：01，02，03，04，05，06，07，08，11，12，15，16，传输速率最高可以达到76.8Kbit/s。CP341与组态王运行的工业控制计算机之间的通讯为Rs485方式。

3、软件实现方法
要通过CP341通讯模块同组态王之间的通讯，软件的设计也是一个比较重要的环节，对于CP341主要包括Modbus Master的下装和对应的发送、接收模块程序的设计，对于组态王侧则需要安装Modbus Slave的驱动程序。在CP341中下载Modbus Master驱动，可以进入Step7中的Hardware Configuration中选中模块双击，在弹出的窗口中选择bbbbbeter按钮，在出现的Assigning bbbbbeters to Point－To－Point Connections窗口中进行对应的驱动下载。CP341接收、发送程序的设计主要包括DB块的设计和FC功能块的调用。
（1）、CP341发送模块的设计
对于通过CP341的Modbus Master驱动通讯的发送模块需要设计DB块和FC块，其DB块的结构如下：

而发送程序主要是通过调用功能块FB8来实现，其程序可以设计为如下：

（2）、CP341接收程序的设计
由于CP341可以处理接收程序的细节部分，因此对于设计者来说只需要进行简单的设计就可以实现数据的接收。接收程序同样也需要设计Db块和FC程序块，其DB块和FC块的结构可以定义成如下的结构：

（3）、组态王程序设计方法
组态王是作为Modbus Slave端的，其通过安装ModbusRTUServer驱动程序和定义“智能模块――北京亚控――ModRTUServer――串口”通讯设备来实现的。组态王提供2种寄存器，其说明如下：
名字 编号范围 数据类型 含义
B 1 ~ 30000 BIT 开关寄存器
R 1 ~ 30000 INT/UINT/LONG/FLOAT 数据寄存器
外部设备通过标准Modbus与组态王驱动进行通讯，使用的功能码对应如下：
寄存器 读功能码 写功能码
B 1,2 5
R 3,4 6,16
由此，仅需要定义对应的变量名称，并且通过周期执行的命令语言，将数据赋给对应的外部通讯设备需要读取的变量中就可以完成通讯功能。组态王是通过不断的串口的通讯数据，一旦有外部读取数据命令，组态王就将对应的数据传送到对方。
在调试双方的通讯程序时，需要注意以下几点：第一、在PLC程序中调用发送模块FB8时，其R_TYP参数数值为字符型并且必须为大写字母X，否则通讯不能成功；第二、为了使PLC接收程序比较简单，建议将组态王侧的数据均定义成寄存器（R），而不区分是位还是寄存器；第三、在组态王中定义Modbus Slave地址时，采用1:20的结构，其1代表组态王作为Modbus Slave的从站地址，20代表通讯的时间间隔，单位毫秒。

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