西门子S7-200SMARTPLC在细纱机上的应用

作者：靳宝强
供稿：西门子工业自动化系统部
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发布时间：2012-09-12

根据本公司生产的细纱机技术要求，试用了S7-200 SMART控制器对电气控制系统进行了技术改进。结合生产工艺，分析了硬件配置及软件控制流程，还有一些关于S7-200 SMART的使用感受。经过应用，该产品操作方便，工作稳定，且性价比较高，为小型自动化控制系统提供了较好的解决方案。

关键词：S7-200 SMART, 细纱机

1项目简介

细纱机是我公司的主导产品，该机性能优良、操作方便、机电一体化程度高。其控制精度要求高，适应纺纱品种更高，操作方便简单，有操作提示、故障诊断功能，纺纱过程自动控制，可定长及定时落纱。因此需要配置功能多样灵活，性价比较高的控制系统，在这里选用了西门子公司的S7-200 SMART PLC及SMART LINE触摸屏，达到了较好的控制效果。

2工艺流程介绍

在电气改造过程中，按照细纱机的工艺流程进行如下：

1.按压SB1风机启动、钢领板复位

2.钢领板升至中纱位置停止即动作，由控制回路对电机绕组输入直流220V电源，实行能耗制动2秒后自动释放，以实现钢领板精确定位。

3.按压SB3主轴启动，钢领板延时约1秒，由中纱位置降至始纺位置进行能耗制动定位2秒后释放。

4.细纱机执行PLC的九段速自动控制指令。

5.当落纱信号SA12动作、中途落纱按钮SB5给进、PLC计长条件满足时，系统自动接通落纱电源，主机等待停主电机和降钢领板信号。

6.停主电机和降钢领板SQ5信号到达后，变频U1停止输出同时钢领板由车头升降电机拖动，降至落纱位置。

7主轴制动SQ6信号到达后，主轴的制动离合器工作，20秒后延时停风机整机处于落纱状态。

电气的改造同时要结合工艺计算来进行，具体计算表如下：

表1 工艺计算表

数据名称	公式	注释	例：
锭速	Ns = n×D/d×k (rpm)	Ns——锭子速度 n——主轴转速 d——锭盘直径 D——滚盘直径 k——锭速修正系数	*1500250/190.981=19361 (rpm)**
主轴	实测 rpm		1500
前罗拉	实测 rpm		300
后罗拉	实测 rpm		5.00
牵伸	Dt = Nfr/Nbr（倍）	Nfr——前罗拉转速（r/min） Nbr——后罗拉转速（r/min）	300/5.00=60 (倍)
细纱	Tex = Rov/Dt（g/km）*1.085（默认）	Tex——细纱号数（g/km）Rov——粗纱定量（g/km） Dt——牵伸倍数（倍）	*480/601.085=8.68** （g/km）
粗纱	手动输入 (g/km)		480 (g/km)
捻度	T=1000×Ns/Nfr×3.1415×Dr(T/m)	Ns——锭速（r/min） Nfr——前罗拉转速（r/min） Dr——罗拉直径（mm）	*(100019361) / (3003.1415925)=821.7345 (T/m)**
剩余长度	设定定长－已纺长度(m)	注：设定长度＝一落纱长度	10000-3000＝7000 (m)
已纺长度	3.14159×Dr×Nfr/1000 (m)	Dr——罗拉直径（mm） Nfr——前罗拉转速（r/min）	前罗拉运行的周长累加 (m)
千锭时产量	P=Dr×3.14159×60×Nfr×Tex/1000（kg/ksh）	Nfr——前罗拉转速（r/min） Tex——细纱号数（g/km） Dr——罗拉直径（mm）	*253.14159603008.68/1000=12.271* (kg/ksh)

3方案确定

考虑到系统的稳定性及可靠性，选用西门子S7-200 SMART PLC，其较高的运算速度及丰富的通讯功能为以后设备的升级等提供了良好的保证。另外，触摸屏在此选用西门子S 700 IE 屏，它与S7-200 SMART PLC的无缝集成，高分辨率及64K色的显示，以及高效便捷的以太网通讯，是设备操作更人性化，更加便捷高效。同时，整个电气方案性价比较高，对于小型的自动化电气设备是个不错的选择。根据系统需求，产品的选型如下表：

表2 产品选型