1項目簡介
細紗機是我公司的主導產品，該機性能優良、操作方便、機電一體化程度高。其控制精度要求高，適應紡紗品種更高，操作方便簡單，有操作提示、故障診斷功能，紡紗過程自動控制，可定長及定時落紗。因此需要配置功能多樣靈活，性價比較高的控制系統，在這里選用了西門子公司的S7-200 SMART PLC及SMART LINE觸摸屏，達到了較好的控制效果。
2工藝流程介紹
在電氣改造過程中，按照細紗機的工藝流程進行如下：
1.按壓SB1風機啟動、鋼領板復位
2.鋼領板升至中紗位置停止即動作，由控制回路對電機繞組輸入直流220V電源，實行能耗制動2秒后自動釋放，以實現鋼領板精確定位。
3.按壓SB3主軸啟動，鋼領板延時約1秒，由中紗位置降至始紡位置進行能耗制動定位2秒后釋放。
4.細紗機執行PLC的九段速自動控制指令。
5.當落紗信號SA12動作、中途落紗按鈕SB5給進、PLC計長條件滿足時，系統自動接通落紗電源，主機等待停主電機和降鋼領板信號。
6.停主電機和降鋼領板SQ5信號到達后，變頻U1停止輸出同時鋼領板由車頭升降電機拖動，降至落紗位置。
7.主軸制動SQ6信號到達后，主軸的制動離合器工作，20秒后延時停風機整機處于落紗狀態。
電氣的改造同時要結合工藝計算來進行，具體計算表如下：（見圖7）
圖7 工藝計算表
3方案確定
考慮到系統的穩定性及可靠性，選用西門子S7-200 SMART PLC，其較高的運算速度及豐富的通訊功能為以后設備的升級等提供了良好的保證。另外，觸摸屏在此選用西門子S 700 IE 屏，它與S7-200 SMART PLC的無縫集成，高分辨率及64K色的顯示，以及高效便捷的以太網通訊，是設備操作更人性化，更加便捷高效。同時，整個電氣方案性價比較高，對于小型的自動化電氣設備是個不錯的選擇。根據系統需求，產品的選型如下表：（見圖8）
圖8 產品選型
4產品硬件配置
由上可看到，設備電氣系統由四部分構成，分別為PLC控制部分，人機界面控制，變頻控制，三自動控制部分。（見圖1）
圖1 設備外觀圖
PLC控制部分：PLC的I/O接點，完成全機數據檢測以及計算和過程控制，實現紡紗自動化，考慮到系統的穩定性及可靠性，選用西門子S7-200 smart PLC，其運算速度及豐富的通訊功能為以后設備的升級等提供了良好的保證。（見圖2、圖3）
圖2 S7-200 Smart PLC 柜內圖
圖3 S7-200 Smart PLC 接線圖
人機界面控制：人機界面與PLC之間通過以太網通訊實現連接，完成紡紗過程工藝參數顯示設定，如錠子的九段速設定，定長設定，班組選擇等。同時可以對細紗機故障進行自診斷，顯示動作流程等人性化的操作與顯示。（見圖4）
圖4 Smart 700 IE 運行圖
變頻控制：由PLC的模擬量輸出端口對變頻器進行九段速控制，依據用戶要求對錠子速度自動調整。
三自動控制：由三自動行程開關、停主電機、下鋼領板、主軸制動傳感器構成。使細紗機在落紗信號到達后自動適應停車，以及控制包腳紗。
5軟件開發
根據電氣系統的設計要求，其I/O表分配如下：（見圖5）
圖5 I/O 分配表
具體軟件程序根據如下流程圖實現：（見圖6）
圖6 動作流程圖
6應用體會
在S7-200 SMART應用過程中，感覺它保留了Micro/WIN編程軟件中的數據塊編輯，狀態分頁監控，高級指令向導等功能十分方便；軟件方面較為完善，建議在硬件方面能夠更多的從小系統應用出發增強硬件的靈活性，例如：對于線驅動型編碼器的獨立接口，混合輸出照顧到部分高速輸出應用，高速通訊口（CAN_OPEN），為了用戶下傳程序的便捷支持USB下載等。
