西门子模块6ES7277-0AA22-0XA0参数图片
目前国内大型注塑机大部分采用PLC 或者基于单片机芯片的控制系统。虽然上述2种方法可以完成注塑机的正常运行，但是该种控制系统存在以下不足：控制精度不高，开发周期长，保养维修升级困难。另外，注塑机正朝着高速、高效、低能耗和高自动化的方向发展，这就要求注塑机具有完善的自动化控制与调节系统，以确保对注射成型过程的工艺参数实行高重复度、高灵敏度的可靠性。运用B&R PCC 对意大利一品牌20 世纪80 年代后期产1 350t 大型注塑机的控制系统进行升级改造，取得良好效果，并具备了常规注塑机控制系统难以实现的功能。
1 注塑机控制硬件系统组成
控制系统硬件由上、下位机组成。上位机包括工控机、面板及键盘；下位机包括PCC 控制器及扩展模块。上位机采用带486DX2CPU 的IPC2001 安装了B&R Automation Runime V2.60操作系统，26.4cm (10.4 时）TFT 真彩屏，中英文操作界面，面板附带注塑机专用30 键小键盘；下位机采用高性能可编程计算机控制器B&R PCC 一2003 系列CP476 ，该PCC 除了带CPU 外还带有独立的TPU , 用于处理高速输人／输出（I／O）信号，扩展模块DM465，DO435 ，旋人式模块位移采集AI294 、压力采集AI351、温度采集AT664 和高速计数模块AIl38 。上、下位机之间的通讯采用CAN 总线或者RS232 总线。该控制系统在人机界面上可对全线集中监控，必要时可以外接moderm 实现远程监控；具备I / 0 口、加热和压力状态显示；自动故障报警与随机帮助功能。
系统硬件组成框图如图1 。
图1 系统硬件组成框图
系统硬件结构紧凑，无论是旋人式还是扩展模块都采用标准尺寸，利于控制柜设计和安装。系统抗干扰性好，输人／输出模块均带有光偶隔离。输入模块可以将输入的电流信号（0～20mA）和电压信号( 0～l0V ）直接转换为0～32767 数字量信号。DO 模块电流可以达到2A ，由于该执行机构电磁阀驱动电流高于2.5A ，所以DO 信号通过扩流驱动板放大驱动执行机构电磁阀。
驶 PCC CP476 内带TPU ，实现高速信号I / ( ) ，能有效实现射胶7 段压力和速度快速切换控制。为了激活TPU ，在系统软件设计时需要初始化和设置LTX ( ）函数给TPU 分配通道。
2 软件控制系统
2.1 B&R AS 开发环境
bbbbbbs 下编程环境Automaton Studio 支持标准C 、Basic 、梯形图、指令表、顺序结构图等6 种标准的开发语言。根据需要可以在同一个项目中采用多种语言进行编程。同时，编程环境中除了包含丰富的常规函数库和功能块外，还包括注塑机专用函数库plastliba ，利用该函数库可以实现下文所述系统特性。
B&R 的PCC 控制器采用分时多任务操作系统，具备大型计算机的分析能力。从注塑机控制要求出发，将锁模、温控等过程对实时要求不同的任务设置在循环时间不同的任务等级中（如表1）。
表1 任务设置
2.2 系统软件组织结构
控制系统软件由下位机系统、上位机系统和界面三部分组成，软件采用C 语言编写。
注塑工艺流程（见图2）中熔胶和开模同时进行，因此软件结构上包含顺序结构和并行结构。程序中插入挂起和唤醒功能函数，实现程序的顺序和并行动作。组织结构采用金字塔形由上至下4 个层次（见图3) ，将流程图各过程任务定义为执行层并分布在不同标准任务层。按功能分为通讯、互锁操作、数据操作、温控、报警等。功能上除了可以满足常规顺序动作、多路并行动作之外，还可以实现普通控制系统难以达到的几个特性，可以显著提高注塑机性能，更好地保护液压系统。
图2 注塑工艺流程
图3 主程序功能框图
上位机程序组织结构和下位机相同，功能上分为通讯，数据保存和读写，曲线的绘制，参数输人和输出等。上、下位通讯以上位机为主动，下位机为被动，上位机定时读写下位机的相应变量值。上位机界面设计可以在AS 下快速方便实现。
2.3 系统脱机模拟调试
为了实现脱机调试，在程序中添加模拟程序，主要是针对注塑工艺流程各动作的位移和行程开关闭合状态的模拟。从而在脱机状态就几乎可以仿真注塑机动作，大大方便控制系统的调试，是一般注塑机控制系统开发不具有的。
3 系统功能特点
3.1 运动控制特性
如何实现大型注塑机液压系统的平顺运行和保护是控制系统的关键问题。本系统从软件设计上充分优化液压系统的控制，实现低过冲、高精度。
活塞运动加减速段采用RAMP( ）函数斜坡化控制或者用RAMP _ Ql( ）函数实现二次曲线控制，每次运动减速位置点实时计算和补偿，如油缸活塞行程末端缓冲减速采用RAMP _ Ql( ）函数实现二次曲线处理。液压系统电磁阀开闭进行延时补偿，在人机面板上可以设定延时时长。
3.2 机铰机构线性化
该注塑机的合模机构机铰结构为5 点肘杆式，动模板行程长达2m 。动模板运动状态的测量是通过测量合模油缸的活塞杆来获取，从而大大提高测量的精度和可靠性。
将机铰结构参数输人到B&R togclac 软件计算出活塞与动模板移动位置一一对应的关系，数据保存并导入到工程生成数据模块，再使用DA _ read( ) 函数可以从数据模块中读取活塞和动模板位置的关系。
3.3 温度控制系统特性
采用B&R 智能温度PIDxh 和PIDXHOPT 功能块可以计算出PID 参数，使温度控制jingque到士1 ℃ 。PIDXHOPT 功能块可以优化加热程序。
3.4 熔胶背压闭环优化控制
该系统熔胶背压采用闭环控制。背压反馈值经DI351 模块输人到CP476 的TPU 处理，比较设定值后再经过PIDX( ）函数优化。
3.5 过程参数监控
系统具备丰富的曲线辅助监控和分析功能。面板可以显示开合模等阶段的速度、压力、位置等曲线，还可以根据需要对各段温控区和压力进行实时曲线监控，还可以选择射胶、螺杆转动、开锁模和注射等单元的加工过程进行速度／时间、压力／时间、速度／位置和压力／位置的过程监控。
3.6 系统通用扩展性
系统采用C 语言编写，结构完整清晰。软件设计大量采用结构变量体系，采用结构变量描述各个部件的状态和动作过程等。如顶出动作结构变量包括了进和退过程的顶出行程，顶出各行程阶段的速度和压力；顶出动作延时、报警标志等变量。
该系统软件通用性强，可以适合同系列不同吨位的注塑机。在日常维护更换零部件时，只需要在面板稍加修改参数而不需要繁琐的调试，如更换顶出油路电磁换向阀时，倏改方向阀打开延时和关断延时时长即可。
3.7 人机界面友好
人机界面图文并茂，可以方便设置各结构变量参数，如液压电磁阀的开启闭合延时；还可以设定动作的各方面参数，包括并行动作、抽芯组合和速度压力设置。
4 总结
采用贝加莱智能控制系统升级液压机械式大型注塑机获得成功，机器的整体性能超过了原有的PLC 外加温控表的早期控制系统。不断提高注塑机整体性能是yongbu停止的趋势，在较少的硬件投入的基础上获得较多的产品附加值是产品竞争的关键。采用具有稳定品质的贝加莱智能控制系统，开发传统液压机械式注塑机的控制系统，一方面可以缩短开发周期和减少相应的成本，另一方面可以提升注塑机的品质和档次，从而可以说是为国内注塑机提升产品品质国际竞争力开辟了一条新的道路
浆纱工序是织造生产流程中的关键工序，为提高浆纱质量，使浆纱机实现机、电、仪、气、夜一体化技术、盐城纺织机械厂生产的GA-333型浆纱机率先应用了华光电子工业有限公司的中规模SU-6型可变程序控制器，作为设备的中央电气控制。对设备的运行状态、工艺参数等进行在线检测和实时控制，为浆纱机本身的浆纱质量和机械性能提供了可靠的技术保证。
1、 压浆力随车速的变化作线性调节是保证上浆质量稳定的关键技术之一、压浆利于车速的关系曲线见图（一）。PLC通过传感器采集车速信号，压浆力信号与设定的车速、压浆力进行比较计算后，通过DA模块进行电流输出，输出的电流信号控制电控调压器输出的压缩空气压力使压浆力与车速的关系符合工艺曲线的要求。
（图一）压浆力与车速关系曲线
为了实现这一功能，PLC系统配置了如下模块。
（1）U-01AD模块，用来采集压浆力的信号，模块安装位置号为PC26.
（2）U-01DA模块，用来输出对压浆力的控制信号，本系统输出的控制信号为电流信号I+和I-，主控气动柜气阀调整压力，模块位置号为PC15。
（3）U-01Z高速计数模块，用以采集浆纱机的运行速度信号，模块安装位置号位PC16。
（4）由U-05T输出模块和U-05N输入模块组成参数设定矩阵电路（见图二），根据工艺要求P1、P2值可根据车速V1（低速）、V2（正常工艺车速）预先设定。当车速为0或V1，以低压浆力P1压浆；当车速升高，压浆力随着升高；当车速降低，压浆力P随着减小。这便构成了压浆力随车速变化进行线性调节的控制功能，这一功能的实现是由上述几个特殊模块在软件程序的支持下完成的，其控制精度、稳定性都很好，使上浆率这一重要工艺指标得到保证。
2、 伸长率的在线检测、数字显示及精细调节系统对工艺参数的控制作用，体现su-6优越控制功能的系统之一。
伸长率是浆纱工序重要工艺参数之一，要求纱线的伸长率在保证卷绕的基础上尽可能小，以保持纱线的大伸度，为后部工序的工作提供良好的条件。
对伸长率的在线检测和控制步骤是：
（1） 首先对浆纱机拖引辊、上浆辊、引纱辊的线速度进行检测。
（2） 可编程序控制器对采集到的数据进行处理计算。
（3） 将计算的结果输出到显示器进行在线显示。
（4） 同时将计算结果与伸长率的设定值进行比较，用输出模块控制伺服电机自动对伸长率进行精细调节或根据显示的数据进行人工远程调控。
为完成上述显示和控制功能，在PLC系统中使用了如下模块：
（1） 使用了U-01NI中断输入模块，采用华光电子工业有限公司的TRD-J200-RZ旋转编码器，KCN-6SR计数器作为传感器，以中断执行方式输入数据。同时使用U-01Z高速计数模块检测的数据。U-01NI模块放入PC00槽内。
（2） 采用U-15T和U-05N模块，使用矩形输入方式对伸长率工艺参数进行设定以及伸长率自控命令和人工远程调控信号输入。
（3） 采用U-20T输出模块，执行伸长率自控和人工远程调控指令。
上述伸长率自控系统的使用保证浆纱伸长率的控制精度，同时简化了挡车工的操作和人为因素的影响。
GA-333浆纱机使用SU-6可编程序控制器的系统配置情况：
系统配置
SU-6PLC系统中共配置了U-01AD、U-01DA、U-01Z、U-01NI四块特殊模块季其它输入输出模块15块，共计19块模块，其实际使用I/O点数为67/140点，对浆纱机如下工艺参数进行自动控制。
1、 经轴的退绕张力。 2、浆液、烘筒的温度自控。 3、压浆力随车速度变化作线性调节。 4、伸长率在线检测数字显示及精细调节。 5、浆液液面自控。 6、浆纱匹长、匹数的自动记录。 7、浆纱车速、压浆力、伸长率、回潮率、匹长、匹数的显示。 8、对全机近70个点的机械动作进行控制。
SU-6输出模块的配制
PC12(U-05T) PC21(U-05T)浆槽（前浆槽）
CA CA
0-退绕张力自控贮气阀YA 0-引线压辊上下电磁阀YA
1-退绕张力自控刹车阀YA 1-前浸没辊侧压电磁阀YA
2-压纱辊（车头侧面压纱）
2-后浸没辊侧压电磁阀YA
3-空 3-前压浆辊升降电磁阀YA
4-织轴正传电磁阀YA
4-前压浆辊高低压切换电磁阀YA
5-织轴反转电磁阀YA 6-后压浆辊高低压切换电磁阀YA
6-织轴离合器合YA 7-补浆电磁阀YA
7-织轴离合器分YA CB
CB 0-边轴离合器电磁阀YA
0-计时 1-前压浆辊自动加压电磁阀YA
1-电铃中间继电器KA9 2-前浸没辊升降电机接触器（升）KM12
2-I浆槽电磁离合器的中间继电器KA10 3-前浸没辊升降电机接触器（降）KM13
3-II浆槽电磁离合器的中间继电器KA11 4-后浸没辊升降电机接触器（升）KM14
4-警报器高 5-后浸没辊升降电机接触器（降）KM15
5-警报器低 6-I浆泵电机接触器KM16
6-空 7-I浆槽湿分线接触器KM17
7-空 PC22(U-05T)II浆槽（后浆槽）
PC20(U-05T) CA
CA 0-引纱压辊上下电磁阀YA
0-寸行电机接触器KM11 1-前浸没辊测压电磁阀YA
1-寸行电磁离合器的中间继电器KA2 2-后浸没辊测压电磁阀YA
2-织轴电磁离合器的中间继电器KA3 3-边轴离合器电磁阀YA
3-打印中间继电器KA8 4-补浆电磁阀YA
4-左拍分电机接触器（拍）KM7 5-后压浆辊升降电磁阀YA
5-左拍分电机接触器（分）KM8 6-后压浆辊高低压切换电磁阀YA
6-右拍分电机接触器（拍）KM9 7-前压浆辊高低压切换电磁阀YA
7-右拍分电机接触器（分）KM10 CB
CB 0-前压浆辊升降电磁阀YA
0-油泵电机接触器-KM2 1-前压浆辊自动加压电磁阀YA
1-伸缩箱电磁阀YA 2-前浸没辊（电机升）接触器KM18
2-导纱辊电磁阀YA 3-前浸没辊（电机降）接触器KM19
3-测长辊电磁阀YA 4-后浸没辊（电机升）接触器KM20
4-上落轴电磁阀YA 5-后浸没辊（电机降）接触器KM21
5-排风电机（I）接触器KM5 6-浆泵接触器KM22
6-排风电机（II）接触器KM6 7-湿分绞接触器KM23
7-空
SU-6可编程序控制器的使用大大简化了电器控线路，是继电器、接触器逻辑控制电路无法比拟的，并且各模块均有LED状态指示和故障显示，可对故障的分析处理带来极大的方便，压缩故障停机时间，提高工作效率。
结束语
中规模的SU-6可编程序控制器是一种结构紧凑、功能丰富，适用于分散控制的系统的理想设备，而且其性能极为稳定。SU-6在GA-333浆纱机上已运行了2年多了，从未发生故障，既满足了设备的工艺要求，又提高了浆纱机的档次，作为用户，我们对华光的PLC系列产品表示十分满意。