臺達(dá)PLC，是臺達(dá)Programmable Logic Controller的縮寫，又名臺達(dá)可編程、臺達(dá)可編程控制器、臺達(dá)可編程序控制等，是臺達(dá)為工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計的、實現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。臺達(dá)PLC采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。
介紹
臺達(dá)PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。
特點(diǎn)
臺達(dá)PLC以高速、穩(wěn)健、高可靠度而著稱，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動化機(jī)械；
臺達(dá)PLC除了具有快速執(zhí)行程序運(yùn)算、豐富指令集、多元擴(kuò)展功能卡及高性價比等特色外，并且支持多種通訊協(xié)議，使工業(yè)自動控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體。
為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC有以下特點(diǎn)：
1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)
硬件和軟件兩大措施保證控制設(shè)備的可靠性：
·硬件措施：
主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的電子存儲器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。
?、倨帘?mdash;—對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。
②濾波——對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。
?、垭娫凑{(diào)整與保護(hù)——對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。
?、芨綦x——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。
⑤采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。
·軟件措施：
有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。
?、俟收蠙z測——軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時進(jìn)行處理。
?、谛畔⒈Ｗo(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。
?、墼O(shè)置警戒時鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報警。
④加強(qiáng)對程序的檢查和校驗——一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。
?、輰Τ绦蚣皠討B(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。
PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬～上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬小時甚至更長時間。
2、通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便
PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動化中也被大量采用。
3、功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣
現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。
4、編程簡單，容易掌握
大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。
PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。
5、減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量
由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。
6、體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便
PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以臺達(dá)公司的SS2型PLC為例：其外形尺寸僅為90×25.2×60mm,重量為82.5g，功耗1.5W，而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力。
特色
1、AH500系列
模塊化中型PLC，高端產(chǎn)業(yè)機(jī)械與系統(tǒng)整合應(yīng)用的智能解決方案，高端軟硬件全面整合的自動化系統(tǒng)
ISPSoft編輯軟件，提供五種編程語言及圖形化界面
延伸背板及遠(yuǎn)程I/O背板可共享，增加硬件規(guī)劃的彈性
支持模塊熱插拔功能，利于維護(hù)
▲采用雙核多任務(wù)運(yùn)算處理器
▲最大I/O擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)：
▲DIO最大支持點(diǎn)數(shù)為4352+128,000遠(yuǎn)程點(diǎn)
▲AIO最大支持通道數(shù)為512+4,000個遠(yuǎn)程通道
▲程序容量：最大256k steps
▲數(shù)據(jù)寄存器增加為64k words
▲高速的程序處理能力(基本指令運(yùn)算能力：處理1K Steps只需0.3ms)
▲CPU模塊內(nèi)建RS-232/422/485、Mini USB、Ethernet、SD Card 1.0(兼容各類存儲卡)
▲多元化模塊選擇，包含數(shù)字I/O、模擬I/O、溫度、網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)動控制模塊等
系統(tǒng)應(yīng)用：HVAC、造紙行業(yè)
2、DVP-EH3系列
特色：
運(yùn)動控制功能
DVP-E系列最高級主機(jī)，適合更復(fù)雜的應(yīng)用，程序及數(shù)據(jù)寄存器容量加大
▲高速脈沖輸出：4點(diǎn)200kHz
▲內(nèi)置1個RS232口、1個RS485口，可擴(kuò)展COM3，均支持MODBUS主/從站模式
▲支持4點(diǎn)200kHz硬件高速計數(shù)器
▲增加多種運(yùn)動控制指令（遮蔽、對標(biāo)、手搖輪、立即變速等），以達(dá)到高速精準(zhǔn)定位控制功能，有效應(yīng)用在貼標(biāo)機(jī)、包裝機(jī)、印刷機(jī)等設(shè)備上
▲直線/圓弧插補(bǔ)運(yùn)動控制功能
▲外部輸入中斷提升為16個中斷輸入
完整的程序保護(hù)功能
▲程序自動備份功能，電池沒電程序也不會消失
▲第二份備份功能，可儲存第二份程序與數(shù)據(jù)
▲多達(dá)4重的PLC密碼保護(hù)，保護(hù)使用者的知識產(chǎn)權(quán)
應(yīng)用范圍：高速三軸伺服焊接機(jī)、高速裁板機(jī)、棒材送料機(jī)、生產(chǎn)線分散監(jiān)控系統(tǒng)等
3、DVP-ES2/EX2/ES2-C系列
特色;
整合的通訊功能，內(nèi)置1組RS-232，2組RS-485通訊端口，均支持MODBUS主/從站模式；
新推出DVP32ES2-C：CANopen 1Mbps通訊型主機(jī)，以及DVP30EX2：模擬/溫度混合型主機(jī)
▲DVP-ES2提供16/20/24/32/40/60點(diǎn)I/O主機(jī)，滿足各種應(yīng)用
▲DVP20EX2內(nèi)置12-bit 4AI/2AO，同時可搭配14-bit AIO擴(kuò)展模塊，配合內(nèi)置PID Auto Tuning功能，提供完整的模擬控制解決方案
▲DVP30EX2提供模擬/溫控整合型控制器，內(nèi)置16-bit 3AI/1AO搭配內(nèi)置溫度PID Auto Tuning功能，提供完整的模擬控制解決方案。
▲32ES2-C內(nèi)置1Mbps CANopen通訊，結(jié)合新一代主機(jī)處理速度，以高抗干擾與省配線優(yōu)勢搭建現(xiàn)場設(shè)備。
▲程序容量：16k steps數(shù)據(jù)寄存器：10k words
▲高于同級PLC處理速度，LD：0.54μs，MOV：3.4μs
▲針對大程序容量，提供高效率處理能力，1k steps可在1ms內(nèi)處理完成
▲提供最高100kHz的脈沖控制，可搭配各種運(yùn)動控制指令(如遮蔽、對標(biāo)、立即變更頻率等)精確應(yīng)用于各種多軸運(yùn)動控制中
▲多達(dá)4重的PLC密碼保護(hù)，保護(hù)使用者的知識產(chǎn)權(quán)
應(yīng)用范圍：圓織機(jī)、電梯控制、包裝機(jī)、送料機(jī)、電容剪腳機(jī)（步進(jìn)電機(jī)控制）、食品加工機(jī)、景觀噴水池、紡紗機(jī)、卷線機(jī)（張力控制）、輸送帶（轉(zhuǎn)速控制）
應(yīng)用
傳統(tǒng)的紡織工業(yè)工藝流程包括纖維、織造、后整理和服裝四個部分?？椩旃に嚢C(jī)織、針織、編織和非織造。針織又分為經(jīng)編和緯編。經(jīng)編用一組或幾組平行排列的紗線，于經(jīng)向喂入機(jī)器的所有工作針上，同時成圈而形成針織物，這種方法稱為經(jīng)編，形成的針織物稱為經(jīng)編織物。
我國的經(jīng)編業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，不斷的結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是近幾年新興地區(qū)經(jīng)編企業(yè)起點(diǎn)高、結(jié)構(gòu)合理、規(guī)模效益明顯，高校和科研單位科研力量的注入，以及產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合使我國的經(jīng)編產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，正逐步成為世界經(jīng)編工業(yè)的中心。
傳統(tǒng)的經(jīng)編機(jī)多為鏈條式經(jīng)編機(jī)，由于其為機(jī)械主軸傳動結(jié)構(gòu)，沒有導(dǎo)入電氣傳動，造成其以下缺點(diǎn)：織花速度慢，效率低；鏈條機(jī)構(gòu)復(fù)雜，每更換一種花型，需要花費(fèi)較多時間，且每一花型對應(yīng)一種鏈塊，這樣更換花型時間長，成本高。造成小批量定單失去生產(chǎn)意義；
由于機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，致使復(fù)雜花型無法在鏈塊機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)。只能生產(chǎn)花型較簡單的布料，不能滿足越來越高的要求，自2005年后全伺服經(jīng)編機(jī)已在紡織中漸漸得到應(yīng)用。在全伺服的經(jīng)編機(jī)在產(chǎn)量，效率，花型多樣性，質(zhì)量上都有很好的優(yōu)勢，因此將成為未來提花織布的主流。
控制系統(tǒng)
主要介紹了臺達(dá)DVP系列PLC在新型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的應(yīng)用。該機(jī)型整個控制系統(tǒng)采用了一套臺達(dá)DVP14SS11R控制單元（PLC主機(jī)），配DVP16SP11R擴(kuò)展模塊（16點(diǎn)I/O擴(kuò)展），來組成40點(diǎn)PLC控制部分，采用一塊DVP02DA-S（2路模擬量輸出模塊）分別控制主變頻和升降變頻驅(qū)動，同時采用臺達(dá)TP04-AS2文本顯示屏進(jìn)行系統(tǒng)外部輸入與紡紗數(shù)據(jù)的監(jiān)控，使用臺達(dá)VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機(jī)和鋼領(lǐng)板電機(jī)。從整體控制方案的應(yīng)用效果來看，整個控制系統(tǒng)紡紗聯(lián)動運(yùn)行穩(wěn)定，實現(xiàn)了生產(chǎn)速度和工作效率的有效提高。
系統(tǒng)概述
新型細(xì)紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制整個紡紗落紗過程，具備紡紗過程所需的鋼領(lǐng)板自動升降、留頭率功能、中途停車后能自動記住紡紗位置跟蹤開車、中途落紗、定長落紗等功能?？梢栽O(shè)定和修改紡紗的各項工藝參數(shù)，實現(xiàn)定長落紗、機(jī)械落紗，可以根據(jù)用戶的需要設(shè)定錠子的十點(diǎn)曲線長度和速度，以及班產(chǎn)量累計、高級設(shè)置密碼保護(hù)及自動故障診斷等功能。對紡紗過程的錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、前羅拉線速、捻度等進(jìn)行計算并在文本顯示屏上跟蹤顯示，并依據(jù)機(jī)器上各部分傳感器自動協(xié)調(diào)控制，具有較高的系統(tǒng)整體抗干擾性。
系統(tǒng)方案
整體控制系統(tǒng)方案采用了臺達(dá)DVP系列PLC和相關(guān)的選配模塊、I/O模塊。
采用了一套臺達(dá)DVP14SS11R作為PLC主機(jī)（輸入：8點(diǎn)，輸出：6點(diǎn)，繼電器輸出），選配了DVP16SP11R，16點(diǎn)I/O擴(kuò)展模塊（輸入：8點(diǎn)，輸出：8點(diǎn)，繼電器輸出），來組成40點(diǎn)PLC控制部分，采用一塊DVP02DA-S，為2路模擬量輸出模塊，來分別控制主變頻傳動和鋼領(lǐng)板升降變頻驅(qū)動。使用臺達(dá)平板型交流電機(jī)驅(qū)動器VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機(jī)和鋼領(lǐng)板電機(jī)。顯示單元部分采用臺達(dá)TP04-AS2文本顯示屏進(jìn)行系統(tǒng)外部輸入與紡紗各項數(shù)據(jù)的監(jiān)控。
1、傳動部分：包括主電機(jī)、吸風(fēng)電機(jī)、鋼領(lǐng)板升降電機(jī)、油泵電機(jī)及潤滑裝置、主變頻器、升降變頻器、清潔器裝置、各種低壓開關(guān)及接觸器等。
2、三自動檢測部分：該部分由三自動行程開關(guān)、停主電機(jī)接近開關(guān)、下鋼領(lǐng)板接近開關(guān)、剎車片構(gòu)成。其作用為落紗信號給出后能自動適應(yīng)停車，自動留頭，為重新開車降低斷頭創(chuàng)造條件。
3、變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機(jī)構(gòu)成，其作用是變頻器依據(jù)程控器傳輸?shù)腻V子速度控制十點(diǎn)曲線自動調(diào)整錠子運(yùn)行，提高紗線質(zhì)量和產(chǎn)量。
4、數(shù)據(jù)檢測部分：該部分由主軸、前羅拉測速光電管組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前羅拉的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為計算班產(chǎn)量、錠速、前羅拉轉(zhuǎn)速、前羅拉線速、捻度等工藝參數(shù)以及錠子速度曲線控制提供數(shù)據(jù)。
5、PLC控制部分：該部分由PLC主單元及IO模塊、模擬量輸出模塊等構(gòu)成，完成全機(jī)開關(guān)量輸入、數(shù)據(jù)檢測以及計算和過程控制，實現(xiàn)紡紗過程自動化和對機(jī)器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。
6、顯示單元部分：文本顯示單元與PLC之間以通訊線實現(xiàn)連接，完成紡紗過程工藝參數(shù)顯示設(shè)定，可直接設(shè)定錠子運(yùn)行十點(diǎn)曲線，實現(xiàn)控制柔性化，同時對機(jī)器運(yùn)行過程中出現(xiàn)的錯誤，實時監(jiān)控反饋。
7、模擬量通訊部分：該部分由PLC的2路模擬量輸出模塊、變頻器通訊模塊部分構(gòu)成，PLC的通訊接口與文本顯示單元以通信線實現(xiàn)通訊完成參數(shù)設(shè)定顯示，變頻器以模擬量方式控制錠子運(yùn)行速度曲線，整機(jī)的高可靠性和低成本極大的提高了機(jī)器性能比和市場競爭力。
PLC軟件編程
通過臺達(dá)WPLSoft軟件對PLC進(jìn)行軟件編程，根據(jù)需要將不同功能的程序段分列，每個任務(wù)分別使用最合適的編程語言如梯形圖、高級語言等來完成。
(1)梯形圖編輯：
梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，其與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有清晰、直觀、易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被掌握，特別適用于在系統(tǒng)中的開關(guān)量邏輯控制，具有可實時監(jiān)控的特點(diǎn)，如圖二，圖三。
(2)指令編輯：
WPLSoft軟件同時提供了指令編輯模式，進(jìn)入指令模式編輯后，直接鍵入PLC完整指令，輸入完成后的指令在編輯區(qū)中，左邊為該指令在PLC主機(jī)的程序內(nèi)存地址，可以清楚地得到指令在程序內(nèi)存的相對地址，如圖四所示。
應(yīng)用效果
實際應(yīng)用表明，采用新的控制系統(tǒng)方案后，全機(jī)將運(yùn)動控制與驅(qū)動器功能集成在一起，系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。前后羅拉嚴(yán)格同步，實現(xiàn)牽伸和捻度的精密控制，保證了高支數(shù)紗線的成紗質(zhì)量，整套控制方案可靠性和抗干擾性能較優(yōu)。同時由于紡織機(jī)械是一個競爭非常激烈的領(lǐng)域，因此成本也必須考慮在內(nèi)，一方面是整體的硬件投資成本，另一方面是系統(tǒng)的運(yùn)行成本。新控制方案的應(yīng)用，比原先使用的方案硬件投資成本下降約25%左右，系統(tǒng)的運(yùn)行成本基本持平，是一個比較有競爭力的設(shè)計。
結(jié)束語
本系統(tǒng)采用了臺達(dá)控制系統(tǒng)解決方案，將紡織機(jī)械和現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)相結(jié)合，使控制系統(tǒng)的現(xiàn)場化和抗干擾性能得以極大提高。并使紡機(jī)能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，大量數(shù)據(jù)的實時準(zhǔn)確采集和共享也得以實現(xiàn)，大大提高了紡織機(jī)械的先進(jìn)水平。利用“提高軟件設(shè)計水平來降低硬件投入”的原則，極大降低了電氣控制系統(tǒng)成本，臺達(dá)PLC具有穩(wěn)定可靠、價格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，有效的提升了的盈利能力，具有較高的應(yīng)用價值。
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