人機界面和PLC在雙盤收線機中的應用

本文摘要：本文介紹了博基工控的BK-X86系列人機界面和SIEMENS S7-200系列PLC在雙盤收線機中的應用，給出關鍵的控制系統結構及程序設計結構和設計。
1、引言
隨著電線電纜行業飛速發展，高效節能、自動化程度高的設備越來越受人們的歡迎，雙盤收線機便是其一。雙盤收線機適用于電線電纜行業的盤式收線，它具有收線速度高、定長自動高速換盤、在換盤過程中設備部降速、不停機、上下盤氣動升降、氣動夾緊線盤等功能，它將氣路控制盒多種檢測元件結合在一起，具有復雜的控制過程。由于PLC運行可靠性高，程序編制靈活多樣，適用環境能力強，使用方便，維護和保養簡便等優點。因此，利用PLC和人機界面對雙盤收線機進行控制，代替復雜繼電器控制線路，有利于提高設備的可靠性和利用率。
2、雙盤收線機的構造和工作原理
本機由收線裝置、排線裝置、托盤裝置、氣動系統和機身電器控制系統組成。氣動升降上下線盤，氣動夾緊和放松線盤，氣路中備有壓力控制器，當壓力低于設定值時，不能開機或自動停機。收線從空盤到滿盤自動調速。排線為單獨電機傳動，用交流變頻或直流調速控制。盤距（盤線間距）調節用交流變頻電機控制。換盤用的電機是用交流電機直接啟動，由定長信號控制其從左到右（或從右到左）自動換盤，或由操作者手動換盤及人工上下線盤。剎車系統用氣動控制碟形剎車盤。雙盤收線機工作流程見圖1。

3、PLC的程序設計
雙盤收線機共有15個控制按鈕，26個檢測點作為輸入點；執行元件共有22個，其中電磁閥12個，其他執行元件10個。控制系統的PLC采用數字I/O模塊，負責對定長、計長、速度等數據的實時采集和對設備的運行狀況進行檢測，通過輸出來調整各個動作的協調性，用于控制左盤、右盤、排線、換盤及報警和警告等開關量和模擬量的輸出。系統采用STEP7-Micro/WIN32 V4.0 SP#編程軟件，根據工藝流程及控制系統的要求，用梯形圖方式進行編程，PLC主要流程圖見圖2。


編程方式主要分為4個部分：手動調節、自動調節、故障自診斷及邏輯輸出等程序。手動調節用于設備調試，自動調節用于設備正常運行，故障自診斷用于顯示故障。由于許多動作時重復使用，因此須將相同的動作對應的放置，防止編程混亂。流程圖中A與B在系統運行過程中循環使用，直到認為停機或出現故障而自動停機。根據多次現場調試經驗，總結出一下幾點故障類型：（1）氣路故障，導致故障不能復位，系統不能運行；（2）電器檢測元件故障，例如檢測元件不到位干活元件損壞；（3）收線機換盤時收線速度不等，收線過松過緊，導致故障的發生；（4）左盤運行時，右盤檢測不到信號，以警告使用者；在換盤時，警告尚未消除，即出現故障，系統停機；反之亦然。在故障發生時，系統通過PLC檢測將故障信息顯示在人機界面上，并發出報警信號，提醒維護人員進行維修。
4、人機界面的選型與設計
人機界面的作用是對控制系統的監視和管理，如根據檢測結果顯示出警告或故障。考慮該系統控制信號和檢測點比較多，通過人機界面傳遞信息簡單，以及處于性價比等方便的考慮，選用北京博基工控研發生產的BK-X86系列人機界面。該系列人機界面主要分為初始信息傳遞、警告與故障顯示報警和狀態顯示數據處理三個部分。
PLC系統檢測所有的輸入信號，根據動作要求進行邏輯判斷，給出故障或警告，通過三色燈提醒現場工作人員進行現場處理，同時觸摸屏顯示故障位置及相應解決辦法，故障解除以后才能正常運行。人機界面的工作流程示意圖見圖3。

5、結束語
北京博基工控研發生產的人機界面性能穩定、性價比高，有利于降低企業的生產成本，保證產品質量，因此，在企業中得到了廣泛的應用。利用PLC和人機界面對復雜運行過程進行簡化處理，有利于設備維護與修理，并為企業帶來巨大社會和經濟效益。該系統在工業現場控制方面，以其良好的控制性能，贏得客戶的廣泛贊譽。