SIEMENS S7-200在整芯阻燃輸送帶生產線中的應用

我公司共有六條輸送帶生產線，其中全塑阻燃帶生產線是九十年代初由阜新礦務局總機廠外委加工制造的，能夠生產全塑整芯阻燃輸送帶，屬于七十年代設計的產品。由于塑化箱、漲力裝置不能很好的滿足生產要求，造成產品質量波動，沒有最大限度投入運行，經濟效益不理想。在近幾年中，我們系統地研究了生產線的原理和性能，特別是注意吸取在引進、消化、吸收和使用原生產線的過程中積累的豐富經驗，2004搞了“國產涂刮法整芯輸送帶生產線升級改造”項目。 一、 生產線布置及技術要求 全塑阻燃帶生產線全線長40米，具有生產寬≤1400mm，成品帶級別≤10級，年產150萬平方米全塑整芯阻燃輸送帶的生產能力。產品質量明顯提高，達到國內同期先進水平。 1、整條生產線工藝布置如下： 2、根據生產線的工藝要求，電氣控制系統要具備以下功能： (1) 實現全過程自動化動作，包括開車、停車、報警自停等。又能實現局部手動控制。 (2) 實現和過程動作配套的高精度的程序溫度控制以及長度、時間的計量。 (3) 具備人機對話功能：當系統某一部分出現故障時，S7-200能對它們進行實時監測，記憶存儲，并快速報警。 (4) PLC、觸摸屏和五個變頻器進行網絡通信，實現系統間安全連鎖。 (5) 帶體漲力均勻、穩定、準確并且可調整，溫度可控，且要穩定。 二、硬件系統構成 I/O分配表 根據設計要求，綜合機器的先進性、可靠性和成本因素，硬件采用了如下配置： 1、人機對話界面采用帶RS485通訊口的SIEMENS TP270觸摸顯示屏。 2、無級調速裝置采用分辨率為0.01HZ的MM440型的SIEMENS變頻器，可使電機的轉速精度達到0.1rpm，從而使拉伸漲力的誤差控制在0.2%以內。 3、控制核心采用SIEMENS的S7-200型 PLC型號為S7-226-2BD21-0XBO CPU及EM223模擬輸出模塊，由于 CPU226具有2組通訊口中，因此PLC與觸摸屏、變頻器三者之間采用網絡通訊可簡化硬件結構，節約成本，充分保證系統的可靠運行。 三、軟件系統構成 系統采用網絡通訊模式，所以CPU226為上位機，五個變頻器為下位機，網絡間的站址分配為：TP270站址為1，CPU226站址為2，五個變頻器站址分別是3到7。CPU226的一組通訊口以USS協議與變頻器進行通訊，另一組通訊口與CH402溫控終端進行通訊 ，利用擴展EM277型號為277-OAA22-OXAO與觸摸屏進行點對點(PPI)通訊。操作時，工藝參數通過觸摸屏進行輸入并通訊進入PLC進行運算，PLC將計算結果按站址傳給五個變頻器和EM223模塊，從而實現對生產線的控制。 電氣系統網絡圖 1、人機界面 人機對話界面是設置工藝參數的關鍵，共設置畫面8幅，分別為生產線聯動控制、參數設定、卷取控制、糊料泵控制、電加熱控制、碾輥機與吸毛機控制、參數記錄與曲線顯示、HMI系統控制。 1）生產線聯動控制：實現全過程自動化運行，具備啟動、停止、復位和報警功能。 2）參數設定：設定主牽引轉速，選擇按比例或漲力模式控制副牽引轉速，從而實現漲力控制。 3）卷取控制：可與全線聯動，也可全線停機后單獨控制，便于成品帶的收卷。 4）糊料泵控制：實現啟動和停止，設置料位計，加滿料后自動停機。 5) 電加熱控制：利用SPR100調功器，控制電加熱排，對帶體實現預加熱。 6) 碾輥機和吸毛機控制：根據帶芯等級不同實現啟動和停止，以利于提高產品質量。 7) 參數記錄與曲線控制：可實現加熱箱溫度、白帶芯布長、成品帶長、漲力值的記錄和曲線顯示。 8) HMI系統：對HMI系統進行控制和維護。 2、網絡通訊 當系統上電后，PLC首先判斷網絡中的TP270是否存在并與之產生通訊，通訊成功后PLC對站址為3~7的五臺變頻器進行通訊，并將結果顯示出來，無誤方可開車，否則提示報警，并顯示解決方式。 開車前，工作人員要確定所對工藝參數已經設定好，各個工作單位均已就緒，即可全線起動。工藝參數設定密碼保護，只有工作人員輸入口令后才能對參數進行修改，且只有在系統停止狀態下才能修改，系統啟動后，參數設定將被鎖定，禁止修改。 3、系統的抗干擾措施 在以S7-200為核心的控制系統中，存在多種信號。弱電方面有熱電阻4-20mA的標準化信號；S7-200各種輸入觸點以及控制信號等。強電方面有高速攪拌電動機，各種電磁閥、牽引電機等。由于信號較多，系統布線時難以分開，所以會出現意想不到的干擾信號，這些信號不但會給系統的控制和測量帶來誤差，有時還會使系統無法正常工作。本系統最易受到干擾的是S7-200和傳感器信號。 為了保護系統正常運行，采取了以下措施： (1) 電源凈化和隔離。為了防止電磁閥和其他強電設備引起的電源干擾，S7-200的電源采用低通凈化器和隔離變壓器，以及開關電源。這樣能有效抑制高次諧波等引起的干擾。 (2) S7-200的供電電源、輸入用電源、輸出用電源彼此獨立。 (3) 外在程序設計編制時采用不同時間的延遲判斷，若延遲后仍不消失，再執行相應的動作。 四、結束語 阜新環宇膠帶有限公司全塑整芯阻燃帶生產線的技術改造項目于2002年提出，2003年開始實施，2004年投產。到目前為止，該生產線運行穩定，產品的外觀和內在質量明顯提高，主要表現在帶體的漲力控制準確，塑化溫度控制準確，成品帶的厚度和寬度誤差也小，經濟效益非常顯著。