摘要：阐述对我公司80年代中期从诺基亚公司引进120护套机生产线进行电气控制系统改造，更换了老旧的随机引进的直流电机驱动器，常规继电器控制改为PLC控制，根据这条生产线的特点，编写相适应的PLC控制软件，重点介绍其软件的主要的控制功能。
关键词：PLC控制器；挤出机；1600皮带牵引机；触摸屏；直流电机驱动器
一、原 因
1986年我公司从芬兰诺基亚公司引进了120塑料挤出护套生产线，也是全省第一条进口护套机生线，用来满足35KV及以下的高压电缆生产需要。这条生产线已运行30多年了。各种管路及机械部分还完好，就是电气控制系统出现了老化且相应的配件已无法找到。最主要表现在：
1用来协调挤出机和前后牵引机的分部传动控制器已老化。速度不稳造成了电缆外层护套厚薄不均。再者，前后直线牵引机之间的张力不稳定，造成了电缆的蛇形弯曲。这些都影响了电缆产品的质量。
2 直流驱动器早已停产，诺基亚公司不再提供相应的配件。
二、方 案
2017年底对这条生产线进行了改造，选择了应用非常普遍的价廉物美的三菱PLC控制器和触摸屏。PLC控制器的型号分为：FX2N-32MR及相关的扩展模块FX2N-8EX、FX2N-16EX和FX2N-A/D、FX2N-D/A；触摸屏型号为：F940GOT-LWD-E。直流驱动器采用上海希宏（协宏）电气有限公司公司生产的ZK6系列产品。此产品完全可以满足生产要求，且不需要太多线路的改动。主要实现如下方面的功能：
1 实现生产线的单动和联动。
2 能够实现生产线速度、排料、螺杆比例、张力的调节。
4 实现前后直线皮带牵引机的正/反向点动。
5 实现前后牵引机的档位的显示和档位故障显示。
6 显示故障
改造后的120护套机生产线的最主要电路图如下：
[说明：挤出机电机：160KW； 前（后）牵引电机：11KW]
主要用到的存储器用途如下表1
表1
前后直线皮带牵引机的最大牵引力为1600KG，有4各档位：各档的牵引力和最大速度如下表2：
表2
在这里，重点介绍设计中解决下面的几个问题
1 前后牵引机的档位问题
⑴ 在前后牵引机每个档位的合适位置上放置有一个接近开关，判断档位是否转到位。
⑵ 在PLC中，各牵引机的档位组合梯形图设计如下，只有满足了这些条件之一，才算是档位正确，否则，在触摸屏上显示档位错误。
各档位技术参数如表3：
表3
首先判断0号位置接的是否FX2N-4A/D，然后，判断1号位置接的是否FX2N-4D/A？其梯形图如下：
在无错误的情况下，对相关采样的数值进行了初始化，并且挤出机和前、后牵引机的最大给定值赋给了相应的存储器，处理如下表：
对于不同档位情况下，相关参数采用了如下处理方法如下表4。通过编写相关算法PLC程序，就能实现不同档位的控制要求。
表4
2 要正确处理挤出机、前牵引机、后牵引机三者速度关系，解决好它们相关的数值计算问题，使其生产出的产品达到工艺要求。采用了如下措施：
联动（X014=0）方面
线速度处理
因无斜坡功能发生器且低速段生产线的速度线性度稍差。因此，首先解决好低速段的生产问题。这里用PLC定时器来控制，当生产线启动后，五秒钟内，生产线的速度由下面公式（1），5秒钟后，直接把D10存储的值赋给D44存储器，见公式（2）。
接着，判断当前线速度的给定值是否升到所需的线速度给定值，其程序如下：
如未达到（M32=1），就按公式（3）继续升速；若超过（M30=1），就按公式（4）和（5）减速；两者相等（M31=1）就直接把D44存储值赋给D68保存，看公式（6）。但注意：D68存储的数值不能为负值，否则，说明生产线有故障，要停机。
②至于前、后牵引机、挤出机，它们的速度给定值计算，其方程式如下表5：
表5
注意：降速停机时，把K0值直接赋给D118和D16存储器；D124存贮的数值直接赋给D160。这样，在停机过程中就不会影响电缆的质量。其梯形图如下：
（2） 单动（X14=1）
张力是保持恒定的，所以张力数值跟以前一样，不需要再处理，只对挤出机及前牵引机和后牵引机输入给定值数据进行分别处理。在运行过程中，其主要梯形图如下：
①挤出机部分
其速度给定值的数值处理，看如下PLC梯形图：
② 前牵引机部分
其速度给定值的数值处理如下PLC梯形图：
③后牵引机
其速度给定值的数值处理，看如下PLC梯形图：
注意：对于D150、154、158这三个存储器存储的数据必须是正值，否则，故障停机。
（3）点动
点动只有前牵引机和后牵引机才需要，主要是为了调整电缆位置，以便生产。在单动（X14=1）的模式下运行，其数据处理方程式如表6：
表 6
3 最后，改变前、后牵引机、挤出机的速度给定值和张力给定值符号，处理后经D/A模块输出送到相应的直流电机控制器。其PLC梯形图如下：
三、结论
1 改造后，完全达到生产工艺要求，从改造后运行至今，没有发现设计上的问题，操作也很方便。
2 从设计过程来看，数值计算只采用了整数计算，算法简单，不需要较复杂的浮点计算，程序简单易读，便于维护，可靠性高。
3 改造的成本低。
4 设备改造并不需要多先进的设备，只要能满足生产要求，生产出的产品符合工艺指标就行。
参考文献：
[1]电气控制与可编程控制器技术化学工业出版社ZK6系列直流电机调速装置使用说明书 上海协（希）宏电气有限公司
论文作者:刘云根
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：牵引机论文; 挤出机论文; 档位论文; 护套论文; 数值论文; 生产线论文; 定值论文; 《电力设备》2019年第4期论文;