圖1 B1機組改造總體框圖
1．2系統(tǒng)硬件選擇
（1）可編程控制器選用日本OMRON—CS1機型作為控制主機，根據(jù)實際需要組態(tài)PLC，控制性能和頻率響應(yīng)滿足和符合原有邏輯和速度要求。
（2）用新電控柜替代原電控柜，重新設(shè)計布局強電及控制部分。
（3）溫度控制采用溫控器和PLC溫控模塊方式。
（4）BE、RC主電機選用普通交流電機；其余七種較小交流電機，因受設(shè)備位置限制，需與專業(yè)電機生產(chǎn)廠家定制。
（5）上位機選用液晶顯示器。
（6）取消原增量式編碼器，采用絕對值編碼器，機器位置測量更準確。
2 系統(tǒng)的功能
改造后的電氣控制系統(tǒng)，是以PLC和工控機為核心取代了原機組以計算機為核心的電氣控制系統(tǒng)。PLC完成所有的數(shù)據(jù)采集和實時控制，完成啟動、停車、工藝流程控制、檢測等整個運行過程。工控機作為上位機，具有良好的人機界面，它的任務(wù)是進行工控顯示、完成各種操作、運行參數(shù)（包括溫度參數(shù)、時間參數(shù)、速度參數(shù)等），并顯示詳細的故障信息，同時增設(shè)統(tǒng)計報表功能和預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)接口，為將來車間的網(wǎng)絡(luò)化管理及遠程數(shù)據(jù)采集提供技術(shù)支持。
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該機組的BE小包機和RC小包透明機，原來均采用直流控制器控制的直流電機完成驅(qū)動工功能，現(xiàn)改為由變頻器帶動異步普通系列交流電機完成驅(qū)動功能；機組的其它7臺電機，如：稅花膠缸電機、盒片膠缸電機、煙支輸送電機、煙包輸入電機，大條透明紙輸送電機、煙支攪拌電機，原來均為直流調(diào)速板控制的直流電機，現(xiàn)全部改為相應(yīng)轉(zhuǎn)速、功率的交流電機，并有變頻器完成速度控制功能。
機組的原有的四個顯示屏：NF顯示屏、BE顯示屏、RC顯示屏、NK/FHZ顯示屏，均是由計算機控制的英文模擬顯示屏，當設(shè)備某點出現(xiàn)故障時，個別故障點除有指示信號燈顯示外，基本上都是英文顯示故障名稱，沒有各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計功能，且故障點名稱顯示小，不容易觀察，給操作和維修帶來不便�，F(xiàn)全部改為由工控機控制液晶觸摸屏顯示器，顯示中文信息，完成信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計，取代了英文故障點顯示；用工況圖實現(xiàn)各單機工作狀態(tài)的實時監(jiān)控，取代單一信號燈顯示。各單機的工況顯示情況。
原NK/FHZ采用的旋鈕式溫控儀，溫度調(diào)整不準確，且在設(shè)備后部，調(diào)整不方便，改為PLC溫控模塊控制溫度，并將溫度顯示與設(shè)定，連接到該機的工控機觸摸屏上，解決調(diào)整不便，調(diào)整不準確的問題；而BE包裝機、RC小包透明機的溫度控制在主電控柜上，采用溫控表的控制方式，該方式調(diào)整也比較方便，在充分考慮費用和操作工、維修工操作習(xí)慣的基礎(chǔ)上，此部分不進行改造，保留原控制模式。
由于可編程控制器具有運算速度快，信息儲存量大，可靠性高等特點，它既有邏輯控制、計數(shù)、計時、分支程序等功能，也有數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)、操作顯示、聯(lián)網(wǎng)等功能，因此，增加了各種數(shù)據(jù)據(jù)統(tǒng)計功能，如廢品煙支、煙包剔除數(shù)量、各種故障點出現(xiàn)次數(shù)、班產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，均可直接統(tǒng)計，并可與遠程計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。
3 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
軟件部分是整個B1民裝機改造成的重要組成部分，軟件編程采用WINDOWS98（2000）界面下的SYSMAC C200HX軟件，用戶利用它可以實現(xiàn)以下功能：程序的輸入及編輯；程序檢查；PLC運用時的數(shù)據(jù)、狀態(tài)的監(jiān)控；系統(tǒng)寄存器和PLC系統(tǒng)各種參數(shù)的設(shè)置。軟件還提供了三種編程方式：符號梯形圖，布爾梯形圖，布爾非梯形圖。其程序流程圖如圖2所示。
圖2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖
除了主程序以外，軟件部分還采用了大量的子程序。以BE機為例有：
（1）中斷子程序；
（2）相位處理子程序；
（3）速度控制子程序（6個電機）；
（4）輸出控制器子程序；
（5）推顯方式子程序。
4 人機界面
B1機控制系統(tǒng)的人機界面要求操作簡單，易于理解。為此，我們設(shè)計了下面8個層面
4．1用戶管理
用戶輸入密碼后，按“回車”鍵（或按照屏幕提示按F8鍵，或用鼠標點擊“確認”按鈕）確認。如果密碼錯誤，系統(tǒng)會給出提示，并請用戶重新輸入；如果密碼正確，將直接進入“工況圖”。
4．2工況圖
工況圖用來實現(xiàn)對BE包裝機工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。圖的右下角是故障顯示區(qū)。當出現(xiàn)故障或者故障排除時，相應(yīng)的指示燈會出現(xiàn)明滅變化，同時故障顯示區(qū)會顯示當前故障信息或者將已排除的故障信息從顯示區(qū)中清除。
圖3工況圖
4．3參數(shù)設(shè)置
“參數(shù)設(shè)置”窗口用來實現(xiàn)33個角度相關(guān)參數(shù)和11個其他參數(shù)的設(shè)置。
4．4控制
“控制”窗口主要實現(xiàn)對“油泵”、“真空泵”、“電熱”、“檢測”、“上游機”、“下游機”的開/關(guān)狀態(tài)控制。
4．5調(diào)試
在“調(diào)試”界面中，用戶可以查看移位寄存器、IR以及空頭調(diào)試時的狀態(tài)。
4．6統(tǒng)計
統(tǒng)計窗口主要實現(xiàn)對故障信息的統(tǒng)計分析與顯示。
5 結(jié)論
5．1降低故障率，提高了有效作業(yè)率
對BE小包機的RC小包透明紙包裝機的改造，由于在設(shè)計原理上剔除了原機上故障率較高而又價格昂貴的幾塊主板，使故障發(fā)生率大大降低。對FHZ、NK條包部分的改造，用PLC替代了以往的邏輯線路板，可以大大減少故障發(fā)生率。機組運行7個月以來，設(shè)備有效作業(yè)率平均為82％，較原來的65％提高了17個百分點，改造效果比較明顯。
5．2方便了故障的檢查和排除
重新設(shè)計的上位機界面，是完全漢化的。在軟件的設(shè)計、開發(fā)過程中，一方面，盡量把所有的故障都給出詳細、準確的提示；另一方面，各種參數(shù)修改方便。對于操作維修人員來說，當機器出現(xiàn)故障時，只要根據(jù)界面提示，就可以迅速準確的判斷出大多數(shù)故障位置并立即排除。
5．3降低了備件成本
新設(shè)計的電控系統(tǒng)采用了市場上通用的電器元件，絕大多數(shù)備件都可以從國內(nèi)市場上直接采購，所有的備件都比原來電控系統(tǒng)備件價格低，可以節(jié)約維修費用，降低備件成本。
5．4具有很強的擴展功能
該系統(tǒng)軟件的統(tǒng)計報表功能和預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)接口，為將來車間的網(wǎng)絡(luò)化管理及遠程數(shù)據(jù)采集提供技術(shù)支持。
5．5具有很好的推廣應(yīng)用價值
據(jù)了解，全國共擁有德國進口B1軟包包裝機組190多套，大部分是在1988年到1994年購進的，設(shè)備投入運行時間較長，電氣控制系統(tǒng)處于老化、失修狀態(tài)，若將該項目在全行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，則將提高我國B1機組的整體作業(yè)率水平。
參考文獻
1．汪曉光，孫曉瑛，王艷丹．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997
2．王衛(wèi)兵．可編程序控制器原理及應(yīng)用（第二版）[M]．機械工業(yè)出版社，2002