艾默生EC10系列PLC在砌塊成型機(jī)上的應(yīng)用

本文詳細(xì)介紹了利用艾默生EC10 PLC在砌塊成型機(jī)中的應(yīng)用，通過此次應(yīng)用，加強(qiáng)了砌塊成型機(jī)的自動(dòng)控制水平，同時(shí)提高了設(shè)備預(yù)防性維修水平。
Abstract: This article introduces the application of Emerson EC10 PLC in brick moulding field, which had strengthen automatic control level of brick moulding, and improved equipments’ preventative maintenance level furthermore.
關(guān)鍵詞：建筑材料 砌塊機(jī)PLC 變頻器 砌塊成型機(jī)
KEY WORDS： Architecture Material Brick Machine PLC Inverter Brick Mouiding

一 引言

由于建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)于各種型號(hào)的磚構(gòu)件需求量日益加大。用于建筑業(yè)的磚構(gòu)件原材料粘土日益減少，而且土地回生能力很弱，原先制磚對(duì)土地支持消耗巨大；并且實(shí)心紅磚產(chǎn)品型號(hào)單一，難以滿足各種場(chǎng)合的應(yīng)用要求。
砌塊成型機(jī)可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、陶粒、膨脹珍珠巖等工業(yè)廢料加工成各種新型墻體材料。生產(chǎn)出的磚、空心砌塊不用燒結(jié)，節(jié)約國家土地，煤炭，無污染，能提高工程速度，減輕樓體重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏涼，抗風(fēng)化，原來來源豐富，質(zhì)量好且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，投資少見效快，適應(yīng)性廣，前景廣闊等優(yōu)點(diǎn)。
磚機(jī)設(shè)備上已經(jīng)大量使用了電氣自動(dòng)化設(shè)備，很多設(shè)備都由原先的手動(dòng)生產(chǎn)發(fā)展到全自動(dòng)生產(chǎn)，不但提高了設(shè)備的技術(shù)含量，而且提高了自動(dòng)化生產(chǎn)的工作效率。

二、工藝介紹

砌塊成型機(jī)的工藝主要由四個(gè)部分構(gòu)成：

1）液壓系統(tǒng)：

液壓系統(tǒng)的主要功能在于控制模具的模頭、模箱的升降。使用液壓系統(tǒng)可以有效的平穩(wěn)加壓，避免設(shè)備有太大的沖擊力。

2）主機(jī)：

主機(jī)的整個(gè)機(jī)架焊接而成，其中模具采用線切割加工工藝制造，保證砌塊磚光滑無毛刺，尺寸精準(zhǔn)，對(duì)于振動(dòng)電機(jī)，目前行業(yè)中部分客戶使用普通電機(jī)，還有一些客戶使用的是變頻器來帶載電機(jī)，有效的提高了由于頻繁起停造成的電機(jī)燒毀的情況。提高了系統(tǒng)的可靠性。

3）出磚輸送帶：

出磚部分主要功能是將成品磚送離砌塊機(jī)。在出磚部分還有掃灰電機(jī)，它的主要作用是清理成品磚上的廢料，當(dāng)磚頭涼干后就不會(huì)有廢料粘面而且保持磚頭的清潔。

4）模具

根據(jù)客戶的不同需求，可以搭配有多種的模具，選用不同的模具可以生產(chǎn)出不同要求的砌塊形磚，適合各種場(chǎng)合的應(yīng)用。

三、技術(shù)方案

3.1、方案框圖

a)、該技術(shù)方案采用HMI＋PLC＋MDI的方式.
b)、目前的砌塊成型機(jī)PLC的點(diǎn)數(shù)是控制在60點(diǎn)即可。采用艾默生EC10系列 60點(diǎn)主
模塊，不需要擴(kuò)展模塊，剛好滿足客戶需求。
c)、變頻器該客戶選用某品牌的通用型變頻器。主要做調(diào)速使用。
d）、HMI該客戶選用***威倫的產(chǎn)品。
e)、觸摸屏和PLC進(jìn)行連接，PLC控制變頻器的頻率更改和頻率設(shè)定，PLC和變頻器

通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議。該變頻器控制生產(chǎn)電機(jī)運(yùn)行頻率，以達(dá)到調(diào)節(jié)生
產(chǎn)效率。

3.2、程序設(shè)計(jì)

此次編程采用順序功能圖（Sequential Function Chart），利用順序功能圖的過程劃分和步驟間轉(zhuǎn)換功能?？蓪⒊绦蚨芜M(jìn)行模塊化自由組合。
由于順序功能圖編程具有直觀和流程化的特點(diǎn)，分解后的每一步驟和每個(gè)轉(zhuǎn)換條件都為相對(duì)簡(jiǎn)單的程序過程，在順序控制領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。

經(jīng)過對(duì)工藝的了解可以分為以下幾個(gè)部分：

本機(jī)分兩種工作方式：手動(dòng)、自動(dòng)。開機(jī)前先選擇手動(dòng)方式，手動(dòng)按鈕全部為單鍵啟停按鈕，按一下為啟動(dòng)，再按一下為停止或到位開關(guān)自停。在人機(jī)界面手動(dòng)畫面里有“取消互鎖”的觸摸鍵，打開時(shí)為灰色，這時(shí)互鎖制約取消，此時(shí)各按鈕為點(diǎn)動(dòng)模式，方便調(diào)試機(jī)臺(tái)，各限位開關(guān)都調(diào)整好時(shí)一定要關(guān)閉該鍵以恢復(fù)互鎖制約。

這對(duì)保護(hù)機(jī)臺(tái)安全至關(guān)重要，關(guān)閉時(shí)該鍵為白色。啟動(dòng)油泵后，手動(dòng)測(cè)試壓頭、模框、料車、送板、成品、輸送動(dòng)作全部正常后，設(shè)定好生產(chǎn)模數(shù)、布料次數(shù)、進(jìn)退布料時(shí)間，將手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)置于自動(dòng)位置，按壓自動(dòng)開始或觸摸屏啟動(dòng)鍵，成型機(jī)即按預(yù)先設(shè)定程序走下去，直到達(dá)到生產(chǎn)模數(shù)或按停止結(jié)束。

3.3、PLC通訊協(xié)議設(shè)置

EC10系列PLC主模塊提供了兩個(gè)串行異步通訊端口，分別為PORT0和PORT1。通訊口特性如表所示。

表5-1 EC10系列主模塊通訊口特性

3.4、HMI通訊設(shè)定

WINVIEW端需要設(shè)置好通信口的格式，設(shè)置界面如下

觸摸屏因其能夠?qū)崟r(shí)、形象且生動(dòng)的顯示當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行信息而在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。

A）、觸摸屏和PLC的連接通過RS232端口進(jìn)行，PLC的類型選擇EMERSON PLC EC20[PDS V2.50].
B）、觸摸屏作為主站PLC作為從站，采用MODBUS主從式協(xié)議進(jìn)行通訊，PLC從站地址選擇為2，觸摸屏主站地址設(shè)置為1.
C）、觸摸屏和PLC的通訊串口都設(shè)置成

波特率：9600 奇偶校驗(yàn)：偶校驗(yàn)
數(shù)據(jù)位：8 停止位：1

砌塊成型機(jī)的畫面如下：

可以在觸摸屏上對(duì)砌塊成型機(jī)的手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)、流量壓力、延時(shí)進(jìn)行設(shè)置，也可以顯示當(dāng)前的信號(hào)狀態(tài)。

這些窗口均較為生動(dòng)反映了當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行信息，通過觸摸屏的應(yīng)用，我們能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在下一級(jí)應(yīng)用中間將之納入到設(shè)備管理系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中間去，為設(shè)備優(yōu)化提升進(jìn)一步空間。

3.5、變頻器通訊協(xié)議設(shè)定

變頻器采用某品牌的通用型變頻器，PLC通過MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊。

變頻器頻率給定通過PLC給定方式，變頻器支持MODBUS協(xié)議，可與EC10 PLC組成485網(wǎng)絡(luò)，PLC采用通訊口1作為和變頻器通訊的端口，采用通用的MODBUS RTU主從協(xié)議進(jìn)行通訊，PLC主站設(shè)置為1，變頻器從站設(shè)置為2。

以下為PLC主站設(shè)置：

變頻器端通信參數(shù)設(shè)置：

表2-1 變頻器通信參數(shù)設(shè)置

某品牌通訊協(xié)議：

變頻器是采用一種異步串行的主從MODBUS協(xié)議，該通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)格式分為RTU（遠(yuǎn)程終端單元）和ASCII模式兩種通訊格式。

和艾默生EC10通訊采用MODBUS RTU方式進(jìn)行通訊。RTU模式中，每個(gè)字節(jié)的格式如下：

編碼系統(tǒng)：8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制0～9、A～F每個(gè)8位的幀域中，包含兩個(gè)十六進(jìn)制字符。

在RTU模式中，幀總是以3.5個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí)間靜默，作為開始。RTU的數(shù)據(jù)格式為：

RTU幀的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)：

按照某品牌變頻器的通訊說明，通用的變頻器的功能碼如下：

幀格式為：站號(hào) 功能碼(03H) 起始地址高位 起始地址低位 數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)高位 數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)低位 CRC低位 CRC高位

所以，如果上位機(jī)通訊讀取變頻器頻率的協(xié)議幀如下：

艾默生PLC通訊：

通訊組幀功能部分，通過字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸指令（MOV）可以將數(shù)據(jù)組成通訊幀，從D302開始到D307結(jié)束。艾默生的MODBUS協(xié)議自動(dòng)在通訊幀的后面加了CRC校驗(yàn)，不需要使用者計(jì)算CRC校驗(yàn)。

SM135：通訊口1的MODBUS的通訊完成
SM124：串口1空閑標(biāo)志
SM136：通訊口1的MODBUS的通訊錯(cuò)誤

利用標(biāo)志位進(jìn)行通訊互鎖，MODBUS指令發(fā)送數(shù)據(jù)串，接收數(shù)據(jù)放入D7970中。

三、總結(jié)

通過模塊化的編程與PLC雙通信口的功能，把一個(gè)中型機(jī)的功能在小型機(jī)上就輕易實(shí)現(xiàn)了，實(shí)現(xiàn)了砌塊成型機(jī)工藝要求的全部功能，并降低了客戶的成本。