西門子6SL3060-4AK00-0AA0技術(shù)參數(shù)

1. 引言
    轉(zhuǎn)杯紡紗是一種新型紡紗技術(shù)，是將并條加工的熟條開松成單纖維，由氣流輸送到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯（高達(dá)15萬轉(zhuǎn)/分）內(nèi)進(jìn)行凝聚和加捻成紗，最后紗線繞在紡紗器外的紗筒上，制成圓柱形或圓錐形紗筒。

    與傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗相比，轉(zhuǎn)杯紡紗具有工序短（省略了粗紗與絡(luò)筒工序）、產(chǎn)量高（3～8倍）、大卷裝等特點(diǎn)，同時使用原料范圍廣，紗線質(zhì)量優(yōu)于環(huán)錠紗、紡紗成本也可降低，總體趨勢是向著高速、大卷裝、智能化、高自動化和低捻（針織紗）等方面發(fā)展。目前，我國的轉(zhuǎn)杯紡只占環(huán)錠紡的2%，較世界水平（歐洲為25%）還有較大的差距；技術(shù)方面，局限于粗支紗的加工，無法紡較細(xì)的紗支，因此，轉(zhuǎn)杯紡在我國有較大的發(fā)展空間。
轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括三個方面的控制：首先是每個轉(zhuǎn)杯的控制，需要實(shí)現(xiàn)斷紗檢測和半自動接頭功能；其次，為**起動和停機(jī)時不斷紗，紡杯速度、引紗電機(jī)與喂棉電機(jī)之間的動作必須協(xié)調(diào)同步，同時要求較高的速度精度和動態(tài)響應(yīng)；*三，需要實(shí)現(xiàn)主控制器與分控制器之間的總線連接和通訊，以及用于操作和監(jiān)控的人機(jī)界面。

2. 控制系統(tǒng)方案
    轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的控制系統(tǒng)采用了施耐德電氣公司根據(jù)客戶要求量身定作的轉(zhuǎn)杯專用控制器，實(shí)現(xiàn)每個紗錠的斷紗檢測和半自動接頭功能，傳動系統(tǒng)采用帶閉環(huán)磁通反饋功能的ATV58F或ATV58變頻器（加VW3A58202編碼器反饋卡），主控制器采用Twido PLC或Micro PLC，通過通訊擴(kuò)展口實(shí)現(xiàn)與專用控制器的Modbus總線通訊，通過模擬量輸出ATV58F或ATV58變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速和同步控制，同時配Magelis XBT-G 10.4” 彩色STN觸摸屏（XBT-G5230）或TSX08 HMI文本圖形顯示器進(jìn)行操作和系統(tǒng)監(jiān)控。

    此外，通過將主軸喂紗電機(jī)使用Twin Line系列伺服系統(tǒng)，變換喂紗速度（速度在高速和低速間頻繁切換），實(shí)現(xiàn)紗線粗細(xì)的有規(guī)則變化或無規(guī)則的變化，可以紡制出竹節(jié)紗等特種紗線。

3. 控制系統(tǒng)簡介
    Twido PLC是施耐德電氣公司推出的結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活、功能豐富的小型PLC系列產(chǎn)品，有模塊化和一體化兩種CPU本體、以及多種離散量、模擬量I/O模塊供用戶選擇配置，較多可擴(kuò)展7個I/O模塊，較大I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)264點(diǎn)；同時具有4路高速計(jì)數(shù)、2路脈沖輸出和2路RS485通訊口；程序容量可達(dá)3000步（通過存儲器擴(kuò)展插件可擴(kuò)展至6000步）。Twido PLC采用基于bbbbbbs的TwidoSoft編程軟件，提供包括浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID指令等豐富的指令集和方便系統(tǒng)調(diào)試的應(yīng)用程序?yàn)g覽器，可以實(shí)現(xiàn)硬件配置、可逆的梯形圖和指令列表編程，具有完全的符號化編程以及ASCII碼導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能，為客戶提供簡單、靈活、可靠的解決方案。

    轉(zhuǎn)杯專用控制器施耐德電氣公司根據(jù)客戶對轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)應(yīng)用的各項(xiàng)功能要求，通過施耐德上海研發(fā)中心高水平的技術(shù)開發(fā)力量和施耐德無錫電子工廠可靠的制造加工能力，為客戶量身定作的專用控制器。轉(zhuǎn)杯專用控制器基于Twido PLC的軟、硬件平臺，不僅具有與Twido PLC相同的功能和編程軟件開發(fā)環(huán)境，而且根據(jù)客戶的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了恰當(dāng)數(shù)量的I/O點(diǎn)（每個控制器控制16個或12個轉(zhuǎn)杯）和相應(yīng)的輸入/輸出方式，并且內(nèi)置了轉(zhuǎn)杯紡紗半自動接頭等特殊指令；同時，控制器的安裝方式、接線方式、通訊方式等也通過專門設(shè)計(jì)以符合轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的實(shí)際應(yīng)用和連接狀況，充分地滿足了客戶的對轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)控制的特定需求。

    ATV58系列變頻器是施耐德電氣公司推出的磁通矢量控制通用變頻器，功率范圍 0.37～75kW，輸出頻率較大到500Hz，具有低速大轉(zhuǎn)矩特性、150%的高制動力矩，以及低電網(wǎng)電壓運(yùn)行 （大于60%正常電壓可運(yùn)行） 等功能；額定速度下，調(diào)速精度開環(huán)為?1%，閉環(huán)為?0.1%（配測速發(fā)電機(jī)反饋卡）或?0.02%（配編碼器反饋卡）。ATV58變頻器內(nèi)置了EMC濾波器、進(jìn)線電抗器、制動單元等，有效地降低了系統(tǒng)集成成本，提高了系統(tǒng)可靠性。此外，ATV58變頻器除內(nèi)置的Modbus通訊接口（即操作面板接口）外，通過通訊擴(kuò)展卡，可以提供多種通訊網(wǎng)絡(luò)接口（包括工業(yè)以太網(wǎng)、FIPIO、Modbus Plus、CANopen、Interbus-S、Profibus-DP、DeviceNet、AS-i、Uni-bbbway等）和相應(yīng)的通訊控制方式，較大地豐富了變頻器的應(yīng)用范圍，為傳動系統(tǒng)中常見的多電機(jī)同步控制、變頻器遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控、變頻器控制和狀態(tài)信息的雙向交換等復(fù)雜應(yīng)用提供了簡單、可靠、便捷的解決方案。

    TSX08 HMI系列產(chǎn)品是施耐德電氣公司面向中國市場推出的較具競爭力、功能豐富的中文文本圖形顯示器，有兩行文本圖形和四行文本圖形兩種型號，具有64K存儲容量，通過Modbus、JBus等通訊協(xié)議與PLC連接，通過面板上的8個功能鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入等操作。采用TSX08 HMI Configurator開發(fā)軟件，可以配置多達(dá)60個應(yīng)用、報(bào)警和幫助頁面，其中變量可以以字母、數(shù)字、位圖、棒圖、趨勢圖等豐富的形式表示，同時提供I/O交叉索引、HMI/PLC交互控制、以及模擬運(yùn)行等高級功能，可以很好地滿足客戶的需求。

    在轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)杯專用控制器安裝在各單元機(jī)臺內(nèi)部，在實(shí)現(xiàn)每個轉(zhuǎn)杯的斷紗及半自動接頭等功能的同時，作為Modbus從站與主控制器Twido PLC或Micro PLC交換信息：轉(zhuǎn)杯控制的相關(guān)參數(shù)由人機(jī)界面輸入，通過主控制器送達(dá)轉(zhuǎn)杯專用控制器；轉(zhuǎn)杯的狀態(tài)信息通過主控制器輪詢后，在人機(jī)界面上顯示。引紗電機(jī)與喂棉電機(jī)之間的同步控制，由主控制器根據(jù)工藝參數(shù)和編碼器反饋信息，經(jīng)PID調(diào)節(jié)運(yùn)算后，通過模擬量輸出控制。主控制器還執(zhí)行轉(zhuǎn)杯、風(fēng)機(jī)、橫動及落筒等工藝控制。

(1) PLC控制柜
施耐德電氣公司Modicon Quantum系列I/O架構(gòu)可用于三種主要體系結(jié)構(gòu)，以滿足控制系統(tǒng)的要求:本地I/O、遠(yuǎn)程I/O(RIO)和分布式I/O(DIO)，本系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程I/O結(jié)構(gòu)。由于所控制的設(shè)備比較分散、距離較遠(yuǎn)，另外，系統(tǒng)還采用光纖中繼器的點(diǎn)對點(diǎn)RIO通信方式，這樣可以增強(qiáng)整個網(wǎng)絡(luò)的抗雜波干擾能力，提高整個控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的穩(wěn)定性。
攀鋼煤化工廠的焦處理控制系統(tǒng)共有5套PLC柜，其中1#主站安裝有一塊CPU板，其余均為I/O柜，并且1#、2#、5#柜內(nèi)各有2個分站，所以本系統(tǒng)共有一個主站和7個分站。
主站有一塊CPU板，它可與Concept軟件兼容。為了便于與其他設(shè)備進(jìn)行通訊，安裝有一塊以太網(wǎng)模塊是140 NOE 771 11，它使用Ethernet TCP/IP協(xié)議與操作員站、工程師站進(jìn)行通訊，它的傳輸速率為10/100Mbps。
系統(tǒng)上的每個分站都安裝有一個MA-0185-100分支器進(jìn)行，由于4＃站和5#之間的距離較遠(yuǎn)，為了確保通訊順暢，我們采用光纖、光纖中繼器進(jìn)行通訊。
(2) 操作員工作站
考慮到現(xiàn)場情況，本系統(tǒng)為實(shí)時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在中控室配有一臺操作員站，具體配置如下:
CPU: pentium 4處理器，主頻2.4GHz。硬盤:80G，內(nèi)存:512Mb，網(wǎng)卡:100M，底板:PBP-13L4工業(yè)底板PW-300W，顯示器:三星21"CRT純平，52X光驅(qū)，1.44M軟驅(qū)，帶鍵盤和光電鼠標(biāo)。
它與控制系統(tǒng)、工程師站組成以太網(wǎng)，可通過TCP/IP協(xié)議與INTERNET網(wǎng)絡(luò)互連，使用戶可以在任何地方，通過INTERNET對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
(3) 工程師站
工程師站的硬件配置與操作員站完全相同。當(dāng)操作員站發(fā)生故障時，可以馬上通過設(shè)定操作人員權(quán)限，將工程師站轉(zhuǎn)換成為操作員工作站。

3.2  系統(tǒng)軟件配置
(1) PLC控制系統(tǒng)軟件
本系統(tǒng)采用Concept V2.6版本的軟件包，它是基于bbbbbbs 2000平臺的工業(yè)軟件系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)大的編程組態(tài)功能。Concept非常易于組態(tài)，所有地I/O模塊均可通過Concept進(jìn)行配置，在軟件中為每個模塊*I/O地址，使得在配置中添加和更改模塊較為簡單，不必因物理位置更改應(yīng)用程序。
具有所有5種IEC61131-3編程語言，分別為順序功能圖表、功能塊圖、梯形圖、結(jié)構(gòu)化文本、指令表。根據(jù)工藝需要，我們采用功能塊圖語言編制應(yīng)用程序。
(2) 操作員站軟件
本系統(tǒng)采用悉雅特公司的1500tag服務(wù)器版軟件(帶有Schneider Quantum IOServer)制作操作員監(jiān)控畫面。它是基于bbbbbbs 2000平臺的工業(yè)軟件，直接從PLC程序級輸入標(biāo)簽定義，可以有效的縮短開發(fā)時間，達(dá)到快速、、準(zhǔn)確的目的，它可以自動更新標(biāo)簽，確保與控制系統(tǒng)同步進(jìn)行，并保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，并支持當(dāng)前所有的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，使得站與站之間的過程數(shù)據(jù)交換暢通無阻。

4  系統(tǒng)功能
4.1  控制功能
本系統(tǒng)由運(yùn)輸皮帶機(jī)、振動篩、翻板等基本設(shè)備組成，利用控制設(shè)備、通訊模塊、監(jiān)控站等裝置,達(dá)到皮帶機(jī)、振動篩、翻板集中控制與監(jiān)控的目的。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下:
(1) 控制方式分自動、手動、就地三種方式可切換。正常生產(chǎn)時，使用自動方式，設(shè)備按工藝要求的順序和流程由操作員站自動啟停;手動時，可在操作員站操作各設(shè)備，有聯(lián)鎖和聯(lián)動關(guān)系;在檢修設(shè)備時采用就地方式，每臺設(shè)備旁邊均設(shè)有就地操作控制箱，有工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)和就地起停鈕便于在現(xiàn)場操作;
(2) 啟動設(shè)備前由臺發(fā)預(yù)警信號，預(yù)警30s后，若現(xiàn)場均滿足自動啟動條件，設(shè)備按順序自動啟動。現(xiàn)場可用停車鈕停止啟動過程;設(shè)備啟動前發(fā)出預(yù)警信號，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備;
(3) 按工藝要求，整個焦處理控制系統(tǒng)有22條料線，操作員可以根據(jù)來料的情況選擇不同的料線，翻板自動切換到位，方便快捷。
(4) 皮帶運(yùn)輸機(jī)裝設(shè)拉線開關(guān)、跑偏保護(hù)、低速保護(hù)等，這些信號均接入系統(tǒng)，參加設(shè)備的緊急停車和聯(lián)鎖停車;以**設(shè)備和人身安全;
(5) 對設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實(shí)時報(bào)警，并進(jìn)行聲光提示。一般故障只報(bào)警，現(xiàn)場非正常停車或嚴(yán)重故障時，故障設(shè)備及其下游設(shè)備緊急停車，上游設(shè)備順煤流延時聯(lián)鎖停車。
(6) 可根據(jù)皮帶機(jī)系統(tǒng)的故障性質(zhì)，進(jìn)行緊急停機(jī)、順序停機(jī)或發(fā)出報(bào)警聲光信號;
4.2  監(jiān)控功能
為了確保人員及設(shè)備的安全，操作員可在中控室的操作員站上集中監(jiān)控整個焦處理的生產(chǎn)過程，完成對生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸焦處理生產(chǎn)的綜合自動化。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下:
(1) 提供交互式全中文界面的操作平臺，實(shí)時顯示各條料線的設(shè)備設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);
(2) 根據(jù)工藝流程及聯(lián)鎖關(guān)系實(shí)現(xiàn)各條料線的自動/手動控制;
(3) 實(shí)時監(jiān)測所有電機(jī)的電流、溫度等參數(shù)。可以讓維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)一些機(jī)械設(shè)備的潛在故障隱患;
(4) 在操作員站上按照故障發(fā)生的時間順序，集中顯示所有控制設(shè)備的故障狀態(tài)、故障類型、故障地點(diǎn)、等信息，便于維護(hù)查找故障，及時快速的處理故障;
(5) 為了保證人身安全，對故障報(bào)警信息進(jìn)行安全確認(rèn)，只有確認(rèn)故障后，才能重新啟動設(shè)備。

5  控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
該系列的PLC是施耐德公司推出的綜合自動化平臺，具有模塊化的、可擴(kuò)充的結(jié)構(gòu)，并且所有的模塊都能帶電插拔，任何模塊沒有槽位的限制，它特別適合工業(yè)及生產(chǎn)過程的實(shí)時控制。具體的特點(diǎn)如下:
(1) 選用的控制器較**，系統(tǒng)的實(shí)時性好，可靠性高，數(shù)據(jù)處理速度快;
(2) 采用基于同軸電纜方案的遠(yuǎn)程I/O的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有較高的安全性。系統(tǒng)擴(kuò)展方便，可隨時增加節(jié)點(diǎn);
(3) Quantum系列控制柜內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)速度快，傳輸速率為1544Mbps，可靠性高;
(4) 操作員站界面直觀友好，操作簡便，功能齊全;
(5) 減少布線成本，由于采用遠(yuǎn)距離通訊網(wǎng)絡(luò)，使布線更加方便，并大大減少電纜用量;
(6) 多種操作方式。控制方式有:集中聯(lián)動、集中手動、就地手動方式，使系統(tǒng)操作靈活、可靠。在集中方式下，所有設(shè)備由中控室操作員通過操作員站進(jìn)行操作;
(7) 多種流程選擇。在聯(lián)動方式下，可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程，皮帶啟動按逆流方向，并根據(jù)皮帶速度、長度延時開車，以免發(fā)生堆積焦炭的現(xiàn)象;
(8) 具有實(shí)時報(bào)警監(jiān)視、安全確認(rèn)機(jī)制和數(shù)據(jù)記錄功能。對操作員素質(zhì)無特殊要求，培訓(xùn)簡單。