邵阳纺机定形机研究所副所长贺顺华：数字化技术提升定形机控制水平

　　作者简介

　　贺顺华，邵阳纺织机械有限责任公司定形机研究所副所长，高级电气工程师。从事电气设计工作近18年，具有近20年的电子线路设计与单片机开发经验，擅长PLC、触摸屏编程与机器抗干扰等疑难问题处理，是邵阳纺机主导产品M5469、M5471的电气主持设计、方案制定与程序编写者。

　　如今，数字化技术越来越多地应用于电气自动控制领域，在高档定形机电气控制中应用十分普及，逐渐将电力拖动、传感器技术、数字化技术很好地融合为一体。

　　定形机电气控制系统三大优势

　　数字化技术在定形机电气控制中的作用主要体现在3个方面。

　　一是PLC、触摸屏是电气控制数字化的基础，该设备的运用，彻底地改变了传统的电气控制，充分地减少了中间控制电路和连线，使电路简化，故障率降低，可靠性提高，使很多复杂的计算和控制得以轻松地实现，大大地提高了机器的自动化水平，减轻了操作人员的劳动强度。故障指示和历史记录，能帮助维护人员快速查找、排除故障。运行保养周期表，提醒维护人员及时对机器相关部件进行保养、更换到期易损器件，延长机器寿命，减少故障发生。

　　二是企业局域网改善工艺、生产管理。定形机的工艺参数经过多次实际加工过程的修正，上传至工厂控制中心，经过大数据分析优化，形成加工效率最高、品质最好、能耗最低的最佳工艺进行存档，同时由于只有相关管理者能看到工艺，提高了工艺保密性。

　　三是实现远程监控、故障排除、维护保养提示和技术升级。利用云技术与智能网关实现与机器远程通信，进行数据实时采集与存储，通过手机APP或电脑，各方面人员随时随地对机器运行状态一目了然。当系统程序需要升级或修改时，可以与用户商定时间停机远程下载，克服了传统售后服务沟通不畅或路途耗时过长的缺点，极大地节约时间与维护成本。

　　多个单元协同操作实现全面把控

　　定形机数字化控制系统包括控制系统硬件和PLC程序控制两个部分。新型定形机的电气控制系统包括PLC、触摸屏、变频器(伺服)、智能仪表、传感器、监视设备、上位机、互联网控制站、手机APP多个结构，属于比较全面的控制系统。

　　在整个控制系统中，PLC是现场控制的主体、系统的基础。邵阳纺机选择西门子S7-1500C系列PLC作为其控制的核心机构，与同类产品比较，具有软硬件功能强大，高抗干扰能力的优势。触摸屏系统采用前、中、后3个触摸屏的方式，通过交换机与PLC的PN口连接。前屏主要控制进布、对中张力、轧车张力与液位、烘燥张力，中屏为主屏，控制整个定形机，后屏控制出布、落布、产量统计，使各个工位操作得心应手。

　　主传动变频器(伺服)与PLC通信。主传动系统是定形机中的速度同步控制系统，随着织物的不断高档化，要求控制十分可靠、控制参数传送迅速和精度高，保证系统稳定、同步、恒张力运行，满足成品织物密度的一致性。系统采用高速、可靠的PN通信。PLC与风机变频器、智能仪表通信，传送设置值，读取实际值，系统采用变频器、智能仪表标配的Modbus-RTU协议通信，以便降低成本。

　　远程通信，S7-1500C系列PLC的PN口除了以Profinet协议通信外，还可同时组态成Modbus-tcp协议，方便多公司的机器组成工厂局域网。用户工厂组成局域网，进行ERP管理。PLC由智能网关连接至云端，与远程工程师站、手机通信。PLC程序控制方面，S7-1500C系列设备PLC采用TIA Portal编程，有5种编程语言，减少程序存储空间，缩短程序执行时间。系统时间设置，可按实际时间设置PLC内部时间，以便触摸屏的显示时间与实际时间相符。

　　主传动控制包括主传动系统的选择、起动、停止控制、故障报警处理，计算和传送速度、超喂率、张力等信号。出现故障时，PLC程序必须马上停止主传动系统和相关部分运行，通知相关人员处理。定形机的主传动系统，以主链条为基准，上超喂、下超喂、左右毛刷、出布、落布各单元按一定的速度关系以动态跟随的方式组成硬同步系统运行。

　　织物计长和辅助传动控制，是将传感器送来的信号经过计算后以计长或计重的方式统计产量。控制交流辅助传动部分的运行、停止、故障报警。门幅宽度控制可根据织物品种的不同，将机器的各段导轨调节成不同的宽度，以便满足加工要求。当达到门幅极限或摆角极限时，PLC停止相关部分运行、发出报警，保护导轨系统安全。

　　风机变频器控制，控制风机变频器选择、起动、停止，PLC将每个单元的运行速度、加减速时间传送给对应的变频器，读取各个变频器的电流、故障等参数。智能仪表控制，以通信的方式向智能仪表传送设置值，读取实际值，风机、智能仪表有专门的通信模块，可以极大地减轻编程难度与工作量。

　　PLC的发送、接收缓冲区与上位机或远程工程师站通信。与上位机通信实现ERP管理，现场监控，上载、下载、优化工艺配方，实现多台机器群控。

　　总体来看，定形机电气控制已不再是简单地能满足加工生产要求，而是将向高度自动化、智能化、群控化、远程化发展。采用互联网把生产厂家与使用厂家的机器连接起来，通过报警数据、现场视频分析，实现远程诊断和程序升级，改变传统的售后服务模式，扩大服务范围，提高服务质量，帮助用户提高机器使用和保养水平，将成为定形机电气控制的发展方向。