２０１３年第２期
（总第２４５期）
中阂高素ｆ｝技术企业
Ｉ ｃ Ｈｉ Ｎ＾ＨＩ ６ Ｈ，Ｔ Ｅ ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｔ￡Ｒ ＰＩＩ｛ｓ Ｅ ｓ
ＮＯ．２．２０１ ３
（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．２４５）
滑轮拉丝机控制系统的ＰＬＣ改造设计
张 蓉
（四川大西洋焊接材料股份有限公司，四川自贡６４３０１０）
摘要：文章介绍了ＬＷ－５／６００滑轮拉丝机控制系统ＰＬＣ改造设计，阐述了ＰＬＣ、触摸屏、变频器控制系统的
设计方法和思路，对硬件选型、传动方式和ＭｏｄＢｕｓ通讯做了详细的介绍，给出了变频器参数值的设置方法。
实践证明，拉丝机控制系统改造达到较好效果，已在各子公司广泛运用。
关键词：滑轮拉丝机改造；ＰＬＣ控制设计；触摸屏；ＡＢＢ变频；ＭｏｄＢｕｓ通讯
中图分类号：ＴＧ３５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２３７４（２０１３）０２－００３２－０３
焊条拉丝生产设备为老式滑轮式拉丝机，电 控采用传统接触器控制，机械调速，速度最高 ２５０ｍ／ｍｉｎ。且只能配多台小切丝机切棒丝，效率 极其低下，且安全性差，调速极其不方便。随着公 司的发展，该机型越来越不能满足生产需要。因此 在公司进行板仓基地扩能工程时提出改进该设备， 将传统控制模式改成ＰＬＣ、触摸屏控制，变频器调 速。新拉丝机命名为ＬＷ一５／６００ ５头滑轮拉丝机，无 收卷机，直接在线与高速切丝机联机使用，省了收 卷与放线的中间环节，提高使用效率。由此开发设 管理员提供密码重置申请，管理员在确认信息无误 后，可以将申请人的密码重置为初始密码。 系统对所有页面设置ＳｅＳＳｉＯＦｔ识别，防止用户 恶意跳过权限访问页面，并且所有页面显示时都要 首先检查ＳｅＳＳｉｏｎ数据，对于登陆空闲时间过长的 用户，系统会提示退出，要求用户重新登录，确保 数据的安全与保密。 ４．３对于文件的上传与下载 系统支持用户向系统上传文件，诸如学生的作 业提交和教师的试题发布等等。并且支持教师或者 ３２ 计的电气控制的拉丝机设备具有灵活性高、稳定性
强、操作简单、维护方便等优点。
１控制系统构成
改造后的滑轮拉丝机由变频调速系统、主控
制器ＰＬＣ系统、检测与报警、触摸屏监控等部分组
成。控制思路：ＰＬＣ为主站，ＴＰ１７７Ａ为人机界面，
采用ＭｏｄＢｕＳ（４８５）通讯方式与ＡＣＳ５５０变频器通
讯，各变频器通过ＭｏｄＢｕｓ实现运行。系统结构和组
成框图如图ｌ所示：
学生从系统下载相关文件资源。系统在ＩＩＳ７上同时
发布了Ｗｅｂ Ｆｉｌｅ Ｓｅｒｖｅｒ的程序，在服务器端提供
文件的上传和下载支持。ｏ
参考文献
【１】刘玉华，张贝克，汪晓男，等．Ｂ／Ｓ模式下的网络课程支撑
平台在．ｎｅｔ下的设计与实现ＩＪ１．网络安全技术与应用，
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【ｌ１．福建电脑，２００８，（１）：１２５、１３５．
（责任编辑：周加转）
图１ 系统结构和组成框图
２控制方式
采用ＰＬＣ￣ｎ触摸屏的智能控制模式，通过触摸
屏修改各参数，经ＰＬＣ处理后控制各个变频器运
行。拉丝机的输入、输出、启动、停车、点动、速
度控制以及其他相应的逻辑控制关系均由ＰＬＣ可编
程控制器完成。ＰＬＣ将运算结果通过ＭｏｄＢｕｓ总线发
送给各个变频器，采用４８５通讯接口接受指令，各
个变频器根据ＰＬＣ的指令运行。触摸屏监控电机的
运行状态和故障报警。
３硬件选型
西门子Ｓ７－２Ｏ０是西门子１９９５年生产的新一代
微型ＰＬＣ，其性价比极高，目前已在各个领域广
泛运用。它结构紧凑，扩展性能好，指令功能强 大，价格低。编程软件ＳＴＥＰＴ－Ｍｉ ｃｒｏ／ＷＩＮ３２能方 便地在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下进行编程、调试和监控， 完全能满足滑轮拉丝机的控制要求。ＣＰＵ模块选 为６ＥＳ７ ２１６－２ＢＤ２３－ＯＸＢ８，继电器输出型，２４输 入／１６输出。２块数字量模块６ＥＳ７ ２２３—１ＢＨ２２一ＯＸＡ８ 和６ＥＳ７ ２２ １—１ＢＦ２２－０ＸＡ８，ＩＯ点共计６４点，满足 滑轮拉丝机的启动、停止、计米、断线急停、 制动等数字开关量的要求。１块模拟量模块６ＥＳ７ ２３２一ＯＨＢ２２一ＯＸＡ８，具有２个模拟量输出通道，采 用一１０ｖ～＋１Ｏｖ电压信号或者４￣２０ＭＡ电流信号。 每个通道均可进行ＡＤ转换，可将调速数字量信号转 变成模拟量信号直接输送给变频器控制电机转速。 触摸屏选用西门子ＴＰ１ ７７Ａ型；变频器选用ＡＢＢ的 ＡＣＳ５５０系列失量型变频器。该变频器控制方式为无 传感器矢量型，具有优良的速度控制和转矩控制特 性、完整的保护功能以及灵活的编程能力。 ４传动控制 滑轮拉丝机卷筒电机第一头３７ｋＷ，其余４头均 为３０ｋＷ。启动要求第一头拉丝电机具有较高的启动 转矩。通过模拟量模块输出的速度给定信号传给变 频器调速，电机能点动和联动相互投入和切除。电 机的启动停止、点动和联动等由ＭｏｄＢｕｓ总线控制。 电机满载起动，起动转矩要达到ｌ ５０％额定转矩，最 高线速度达到ｌＯｍ／ｓ；停止时，变频器都会按照设 定减速运行，均匀减速到零，然后抱闸制动。变频 器任何时候按矢量控制，低频高转矩输出，低速穿 模速度稳定，启动过程平滑，高速运行稳定。 图２电机传动控制图 ５通讯方式 ＭｏｄＢｕｓ通信协议是Ｍｏｄｉｃｏｎ公司提出的一种报
文传输协议，它已经成为一种通用工业标准。硬件
采用ＲＳ一４８５，主从式半双工通讯，主机呼叫从机地
址，从机应答。波特率采用９６００ｂ ｉ ｔ／ｓ。Ｓ７－２００ＰＬＣ
中支持ＵＳＳ、ＭｏｄＢｕｓ以及Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等多种通讯协议
方式。不同厂商生产的控制设备可以连成工业网
络，进行集中监控。
本次设计中ｓ７—２００编程软件ＳＴＥＰ７－Ｍｉ Ｃｒｏ／
ｗＩＮ３２带有ＭｏｄＢｕ Ｓ通讯指令，主站侧需要编写
ＭＢＵＳ
—ＣＴＲＬ 和 ＭＢＵＳ—
ＭＳＧ 指令程序，从站侧需要
编写 ＭＢＵＳ—ＩＮＩＴ ａｎｄ ＭＢＵＳ
ＳＬＡＶＥ 指令程序。
必须要保证主站与从站的 Ｂａｕｄ 和 Ｐａｒｉｔｙ 的参数
设置要一致，并且程序块 ＭＢＵＳ
—
ＭＳＧ 中的 ｓｌａｖｅ
地址要与程序块 ＭＢＵＳ
—
ＩＮＩＴ 中的 Ａｄｄｒ 所设置的
一
致。在现场我采用ＭｏｄＢｕｓ的通讯主站是￥７－２００的
ＰＬＣ（ＣＰＵ２２６），ＭｏｄＢｕｓ从站分别是５台ＡＣＳ５５０变频
器，通讯是ＲＴＵ格式，波特率９６００ｂｉｔ／ｓ，无校验，
３３
主站等待时间是１Ｓ。主站依次发送请求报文到各变
频器从站，从站发出响应报文。需要写入变频器控
制字和寄存器，对变频器的启停和外部给定进行控
制。同时需要对变频器的输出线圈和寄存器的状态
进行查询。
６变频器参数设置
变频器通过改变电源频率来改变电机的转速，
达到节能、调速的目的。同时还具有过流、过压、
过载等保护功能，采用ＭｏｄＢｕｓ通信方式实现对５个
变频器的总线控制，各个变频器根据ＰＬＣ的指令运 行。需要设置变频器内置通讯协议参数：设置变频 器通讯参数９８０２均为１，即为ＭｏｄＢｕｓ通讯协议。设 置通讯频率参数５３０３为９６００ｂｉｔ／ｓ，校验方式５３０４ 为０，控制类型参数５３０５设置为传动简易版。变频 器还需要设置相应的从站地址。其他主要参数如 启动参数组９９０１－９９０９，包括频率、电压、控制模 式等参数；ｌＯ０卜ｌ００３组参数定义方向、外部控制 启停参数；１１０卜１１Ｏ４组参数给定选择；继电器输 出参数组１４０卜１４０３，对电机转速、电流、频率转 矩等做出最大最小限定；参数组２００卜２０１８等都要 一一设置好，变频器才能正常工作。 ７监控部分 监控部分采用西门子ＴＰ１ ７７Ａ触摸屏，配有软 件ｗｉｎｃｃ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ２００８完成编程。它是西门子一 款性价比较高的人机界面，具有２个９针通讯端口， 可分别作为Ｐｃ机的编程口和ＭｏｄＢｕｓ的通讯口。在 触摸屏上可进行变频器的参数设置、整机启动停止 控制，同时显示电机的速度和故障报警信息。操作 简单、直观，完全满足拉丝机系统实时操作监控的 要求。 ８在线联机控制 因拉丝机要和前端立式放线机以及后端高速切 丝机在线联机运行，启动停机要相互关联，否则 会出现断丝现象。因此要在拉丝机和高速切丝机的 ＰＬＣ的数字输入端相互写入启动停机信号。整条生 产线设备联动启动和停止，才能保证棒丝的高效 生产。 ９结语 改造后的拉丝机采用西门子Ｓ７—２００ＰＬＣ、西门 子ＴＰ１７７Ａ触摸屏以及ＡＢＢ变频器控制，提高了设备
的自动化程度。采用变频器启动，延长了电机的使
用寿命，方便更换品种规格，满足不同品种的速度
要求。采用通讯控制，减少了现场布线的繁琐，大
大降低了干扰，使控制柜更简洁干净，故障率降
低，提高了设备的精度和稳定性，保证了拉丝的质
量。触摸屏的使用让现场非常直观简洁，操作方
便，调速方便，设备电气性能大大提高，安装后一
人可操作两台，速度达￣５００ｍ／ｍｉｎ，且与立式放线
机和高速切丝机在线联机使用，效率翻倍。此设备
投入使用以来得到了较好的评价，已在各子公司推
广使用。ｏ
参考文献
【１】詹昌义．ＰＬＣ在直线式拉丝机控制系统中的应用［Ｊ１．中
国高新技术企业，２０１２，（２
【２１ ｓ７—２００中文编程手册［Ｓ］．
作者简介：张蓉（１９７１一），女，湖北宜昌人，供职于四川大
西洋焊接材料股份有限公司，研究方向：工厂供电和电气控制
技术。
（责任编辑：周加转）