厦门仲鑫达自动化设备有限公司分部

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    超细漆包线是一种精细线材，广泛应用于电子、电工行业。而PLC 作为一种通用的工业自动化控制装置,具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便等优点,特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性,使它得到广泛的应用。本文结合笔者改造湖北卓创电工有限公司引进的奥地利MAG 公司HN2B-SN8/16高速卧式漆包机，介绍了西门子S7-300 PLC和Easyview触摸屏在高速卧式漆包机自动控制系统中的应用。 2 漆包线生产的工艺过程和控制要求 2.1漆包线的生产工艺过程 漆包线的生产工艺过程如图1所示，原材料细铜杆由拉丝电机拖动经过12道拉丝模具拉丝成一定线径后，经过退火炉退火改变铜杆内部晶体结构，然后将绝缘漆涂覆在铜线表面，再使导线进入炉膛烘焙，将溶剂蒸发并使漆成膜固化，在铜线表面形成厚薄均匀的漆膜，**后经过润滑后收线于线盘上形成成品漆包线。 牵引电机由主电机拖动，其转速由所生产漆包线的直径而定，其线速度也一定，因而它决定整条线的生产线速度。一般加工的线径越细，在炉体中烘焙的时间越短，其生产线速度越高。收线电机将成品线缠绕在收线盘上，其线速度随着缠绕直径的变大会增大，为了保证整条线生产线速度的恒定，必须逐步降低收线电机的转速。当收线盘收满线时，在不改变生产线速度的情况下需要将成品线临时缠绕到换线电机上，并在收线电机上更换空线盘，启动后重新将成品线缠绕回收线电机。拉丝电机、牵引电机、收线电机之间的细铜丝必须存在一定的张力来保证生产过程的完成。由以上分析可知，漆包线的生产传动控制是整个工艺中的关键，它直接关系到成品线材的质量。 2.2 控制要求 （1） 细线的张力控制 张力过大，会将细线拉断，造成炉体内的线因烘焙时间过长而废线;张力过小，则会造成整条线松线，使线脱离各处的滑轮组，缠绕打结，产生废线。 （2） 高精度的速度控制 该台漆包机的生产线材直径范围是0.08～0.20mm，不同线径要求有不同的生产线速度，生产**高线速度可达750m/min，允许线速误差为1m/min，对调速精度要求相当高。 （3） 系统的可靠性 细铜线价格昂贵，且生产加工距离长（在炉膛中需要来回上漆/烘焙10余次），易变形断线。一旦发生断线，则炉膛内的线将全部报废，需要重新穿线。因而对控制系统的可靠性要求相当高。 （4） 系统的兼容性 由于是对厂方的原有设备进行改造，需要在设计时充分兼容利用原有系统的传感器和执行机构（开关、按钮、电机、调速器等），尽可能恢复原有系统的功能。 3 控制系统的硬件构成 控制系统的总体硬件结构如图2所示。下位机由一台西门子S7-300 PLC构成，CPU选用6ES7-CPU314，带有MPI接口，选配64k EPROM存储卡。考虑系统的总点数和今后扩展的需要，配置了1个扩展机架，主机架和扩展机架各负责4条线头的生产，2个机架之间通过通信模块IM360和IM361通信。2个机架配置完全相同的DI、DO、AI、AO信号模块，实现对8条线的生产传动控制，接受操作面板上的各种按钮输入指令以及光电传感器信号，实现对拉丝、牵引、收线、换线电机的起停、同步加速、张力控制、各个电机的生产状态在操作面板上以各种指示灯显示。PLC的实际点数为64点数字量输入、126点数字量输出、26点模拟量输入、12点模拟量输出，总点数228点。 系统人机界面选用EasyView MT510TV3CN 10”触摸屏，用于监视生产状况和设置生产参数。通过配置通讯适配器PC Adapter实现西门子MPI协议和RS232串行通信协议的转换，实现触摸屏和PLC之间的数据通信。 生产线上各处的直流调速器仍然使用原有配置，拉丝电机使用Lenze 472、主牵引电机使用BARDOR SPT100，收线电机和换线电机使用Lenze 492。 烘焙炉、退火炉等炉体各关键温控点的温度控制采用日本RKC公司CD901温度控制仪表独立实现。 4 Lenze直流调速器的工作方式 HN2B卧式漆包机的原有直流调速器选用的是模拟Lenze470、490系列直流调速器，它具有转速反馈控制、电枢电压反馈控制、直接电枢电流控制等控制方式，可以二象限或四象限运行。 整条漆包线的生产线速度由牵引电机的速度决定，其速度给定通过PLC的AO模块在程序中直接给出。拉丝电机、收线电机与牵引电机的速度匹配是通过漆包线带动张力摆杆直接给定电枢电流值。张力摆杆实质是一个电位器，输出0～10V的电压，该电压通过MAG 2000同步板偏置后变为-5V～+5V的电压输入Lenze直流调速器。对于直流电机，一定的电枢电流值对应于一定的转矩，通过张力摆杆直接输出电流给定数值从而保证在收线、拉丝过程中保持张力（转矩）恒定。但在线头未绕上线盘之前，负载转矩为零，此时若直接使用电枢电流控制方式会导致故障。因此，在线头上盘之前需要使用转速反馈控制方式，其速度给定由AO模块在PLC程序中直接给出;正常生产收线时，使用电枢电流控制方式，此时转速反馈不起作用。Lenze直流调速器转速/电流控制方式的工作原理框，通过一个中间继电器实现转速-电流控制方式的切换。