西门子S7-200PLC在连续纺丝机上的应用

摘要：本文介绍了由西门子S7-200PLC取代s7-300PLC为控制核心，与人机界面、变频器相连，组成一个功能完善的机械控制系统，完成了连续纺丝机的完美控制，提升了连续纺丝机的自动化水平。

关键词：S7-200PLC连续纺丝机

1 项目简介

我国粘胶纤维工业经过几十年的努力，特别是在近几年进入了高速增长的阶段。目前，粘胶纤维产量已居世界前列。多年来，国内粘胶长丝生产基本上依靠中性、酸性半连续纺丝机，不能适应国内外两个市场迅速发展的需求。这两种机型最大的弱点是：丝饼小、丝条短、接点多、不适宜高速织机的工艺要求。丝饼物理指标内外层差异、染色性不理想；纺速低，生产周期长；厂房、设备、资金占用多，对环境污染大。因此，造成我们生产的粘胶长丝距国际先进水平还有不小的差距。而我国现有产品的质量、品种都不能满足国际市场的需求。为推动粘胶长丝纺丝机技术进步，克服半连续纺丝机的不足，满足国内外市场的需求，我公司从意大利斯奈克公司首家引进24台FCT连续纺丝机。连续纺丝机使传统纺丝、凝固、去酸水洗、烘干、上油和络筒于一体，使纺丝成形到成品卷装工艺流程由原来长达9 0 多个小时，缩短到连续纺丝成形、卷装只要几分钟的时间。如图所示FCT纺丝机一是采用模块化设计，每模块4个锭位，采用一辊四丝技术。二是水平玻璃管纺丝浴成形，满足高纺速要求。三是丝条干均匀，染色好。四是集纺丝、牵伸、再生、水洗、上浆、烘干和卷绕于一体。五是采用浆和油混合成分，满足丝筒少毛丝、卷绕成形以及下游织造厂整经要求。六是采用平行卷绕成形技术实现稳定较小张力和大卷装的要求。

每台车的电气控制控制系统采用Profibus通讯总线方式，通过西门子TP170A触摸屏设置及显示工艺参数，进而改变西门子MMV型变频器驱动的双辊、粘胶、卷绕、横动电机的转速，主控制器为西门子S7-300 可编程控制器。

随着时间的推移，库存备件已消耗完，原配套MMV型变频器及S7-300可编程控制器西门子公司不再生产，新型号M440变频器及S7-300控制器与原控制系统无法兼容，需修改程序。由于设备制造商斯奈克公司不提供S7-300控制器的程序而且对程序进行了加密，给我们设备维护及分析处理故障带来很大难度。为保障连续纺的正常生产，同时也为我国自主生产连续纺丝机奠定基础，我公司成立了连续纺丝机电气控制系统开发应用课题组。确定在对FCT3000连续纺丝机消化吸收的基础上，结合一年多的实际使用情况，克服原系统缺点自主创新，开发以S7-200PLC为控制核心拥有自主知识产权的连续纺丝机电气控制系统。

图1生产现场

2控制系统构成

控制器由极高性价比的S7-200PLC取代价格昂贵的S7-300PLC。S7－－-200PLC是紧凑型可编程控制器，硬件构架由CPU模块和丰富的扩展模块组成，它具有如下特性：

．极高的可靠性；

．极丰富的指令集；

．易于掌握，

．便捷的操作；

．丰富的内置集成功能；

．实时特性；

．强劲的通讯能力；

．丰富的扩展模块。

其优越的性能完全能满足连续纺丝机自动化控制的需求。因此主站控制器选用S7-200系列中具有两个通讯口的CPU226，其通讯端口l与西门子TP170A触摸屏RS485通讯口连接，从站CPU221通讯口再与触摸屏RS485通讯口做并行连接，采用PPI通讯方式。其通讯端口2通过网络连接器与变频器RS485通讯端口连接，采用自由通讯模式，通过USS协议指令控制粘胶泵变频器、双辊变频器、卷绕变频器、横动变频器的运行及参数采集。硬边A.B，浆液泵、浆液搅拌电机接触器的常闭辅助点及控制柜内空气开关的常闭辅助点接入CPU226 I0.0-I0.4输入端子，控制器输出端子Q0.6、Q0.7、Q1．O、Q1.1分别控制硬边A、硬边B、报警灯及报警笛。CPU221安装在现场操作箱内，硬边A限位开关、硬边B限位开关、A、B面断丝开关常开点接人其输入端子I0.0-I0.3。

电气控制系统构成简图如下：

根据变频器使用要求，在变频器输出侧建议不使用接触器，以防止变频器在运行过程中，接触器释放对变频器的冲击，因此将原设计中的变频器输出接触器全部去掉，双辊、卷绕、横动、粘胶变频器输出直接给到柜内输出端子至电机，即去掉了中间环节，又减少了变频器的故障率，提高了变频器运行的可靠性。

电气控制系统软件主要分三部分：参数显示设定单元TP170A组态编程、可编程控制器CPU226、可编程控制器CPU221编程。

(1)触摸屏TP170A使用Prto016．O编程软件编程，操作界面由英文改为中文，编制有六个界面分别是：

主界面：列有五个子界面及实时时钟显示。

启停界面：开停粘胶泵、双辊、卷绕、横动、硬边及运行车速显示。

启停界面：开停粘胶泵、双辊、卷绕、横动、硬边及运行车速显示。

参数显示界面：显示粘胶泵、双辊、卷绕速度，每分钟横动次数，硬边电机停止时间。

参数设置界面：设置粘胶泵、双辊、卷绕速度，每分钟横动次数，硬边电机停止时间。

报警显示界面：显示机台断丝、变频器故障、浆液泵、浆液搅拌、硬边电机故障。

系统设置界面：设置触屏对比度及灵敏度校验。

主界面与子界面，子界面与子界面之间能快速跳转。参数设置界面设有密码保护，只有操作员才能进入。为在报警发生时工艺人员能及时看到报警情况，触摸屏无论在任何界面报警界面都能自动弹出，并在此界面设有报警复位。

图2改造前控制柜内布置

图3改造后控制柜内布置

(2)S7-200可编程控制器使用STEP7-Micro/WIN32 编程软件，软件程序能兼容西门子新旧变频器。