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技術論壇  全自動稱重灌裝機的系統調試及故障處理
全自動稱重灌裝機的系統調試及故障處理2019-11-18

1全自動稱重灌裝機的基本組成及原理

涂料自動灌裝機主要由以下6部分組成:開始進桶灌裝時,由馬達驅動的一條平板輸送帶A和由伺服馬達驅動的一對進桶 螺旋B,將桶分開并且同步地將桶送入進桶星輪;進桶星輪由封 蓋部分通過鏈條驅動它將空桶送到灌裝機F的秤盤,檢測到位開始灌裝;灌裝完畢進入封蓋區域CD,分別進行放內蓋、封內蓋和壓外蓋;最后通過封蓋檢測合格的進入下一環節E,否則進入剔桶區域E.

2自控系統

油墨自動灌裝機采用西門子SIMATIC S7 - 300 PLC.PLC編程組態工具STEP7采用SIMATIC軟件的集成, 為實現PLC編程組態的強大的軟件平臺。PROFIBUS-DP用于現場層的高速數據傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。總線循環時間必須要比主站(PLC)程序循環時間

2.1 S7 - 300PLC的硬件的組成及配置

(1)     油漆自動灌裝機電源單元對交流電源進行整流、濾波、和穩壓,轉換成供PLC的中央處理器、存儲器等電子電路工作所需要的直流電 源。

(2)     樹脂自動灌裝機CPU單元內部包括微處理器及其控制邏輯、系統程序存儲器、用戶數據存儲器。CPU的運算速度快,指令豐富且具 有多種尋址方式。

2.2程序編程軟件STEP7 VS.3

STEP7 V5.3是用于對SIMATIC進行設計、組態、編程和故

障排除的軟件。用戶可以在STEP7中編寫程序和對硬件進行 態,并將用戶程序和硬件組態信息下載到CPU,或者從CPU 上傳到PC機。當程序下載、調試完成后,PLC系統就可以執行 各種自動任務了。

溶劑自動灌裝機控制系統的性能已經不僅取決于PLCCPU,還受PLC 處的擴展環境(即網絡環境)的影響。0CME公司的R5全自動 稱重灌裝機的控制系統的包裝線建立的PROFIBUS網絡是應 用于單元級和現場級SIMATIC的控制網絡,它應用了混合介質 的傳輸技術以及令牌和主從的邏輯拓撲,可以同時在雙絞線或 光纖上傳輸。

2.3 87-300的通訊和組態

首先,自動灌裝機在STEP7中組態2S7-300站,其中集成DP 口選 擇為主站模式,CP342 - 5選擇為從站模式。然后在FKOHBUS -DP 的硬件列表下,從助劑定量灌裝機Configured Stations]/[S7 - 300CP342 - 5DP】中選擇從站硬件組態中所選用的CP342 - 5的型號,拖拽 DP主站總線上,單擊【Connect】按鈕,將該從站連接在主站建 立的PROFIBUS網上。選擇從站,在從站的硬件插槽上( Slotl),插入相應的輸入輸出???,也可以插入通用的【Universal module】???,自己定義輸入輸出字節。系統定義了 10字節輸 入、10字節輸出的數據交換區。這樣,硬件組態就完成了。

油脂自動灌裝機的PROFIBUS - DP網絡是一個由3個主站、7個從站 構成的PROFIBUS系統。3個主站之間構成令牌邏輯環。當某 主站得到令牌報文后,該主站可在一定時間內執行主站工作。 在這段時間內,它可依照主-從通訊關系表與所有從站通信, 也可依照上-主通訊關系表與所有主站通信。是一個典型的 分布式主、從系統。這種存取機制,其中主站周期性的順序同 從站交換數據。

3在線調試系統

PC機上完成的組態和用戶程序必須下載到PLC中,并 且經過軟硬件的調試才能夠最終實現自動控制任務。

3.1建立在線連接

STEP7中,無論在項目界面、編程界面、數據査看界面還是 主界面下,都提供了離線和在線兩種視圖。離線視圖顯示的PC 本地存儲的項目內容;在線視圖顯示CPU中的實際內容。當 PC通過編程電纜與PLC連接后,就可以在STEP7中建立在線連 接。在潤滑油定量灌裝機SIMATIC Manager】中,單擊工具欄上的Online按鈕,就顯 示在線視圖。接著進行用戶程序(OB、FC、FBDB)和硬件組 態信息(SDB)等下載到PLCCPU中。

3.2硬件調式與診斷

要調試一個攪拌罐自動灌裝機PLC系統,査找故障,可以直接利用硬件???/span> 自身的信息。S7-300定量灌裝機 PLC系統提供的診斷機制可以幫助用戶方便的發現故障,并査找故障原因。

3.2.1硬件狀態指示燈

首先,硬件狀態指示燈是最直觀的界面。配料罐定量灌裝機S7PLC??槊姘?/span> 上都有相應的指示燈,用于指示??櫚鼻暗淖刺?。通過指示 燈,用戶可以立即發現錯誤,并可以初步判斷錯誤的類型。因 此,當程序下載后,首先要做的就是從指示燈判斷??樽刺?。

(1)     電源???。DC24 V:顯示24 V直流電流供電狀態。

(2)     CPU???。SF:程序錯誤時點亮或帶有診斷功能的???/span> 錯誤時點亮;BATF:電池錯誤時點亮;ERCE:有變量被強制時點 ;RUNCPU處于運行狀態;STOP:處于?;刺?;BF:現場總 線故障時燈亮。

(3)     數字量I/O???。在每個I/O點旁邊有一個指示燈,指 示該位I/O的值,1/0值為1時燈亮。

3.2.2診斷緩沖區

診斷是攪拌釜液體灌裝機S7 PLC內部集成的識別和記錄功能。在CPU中, 有一個診斷緩沖區用于記錄事件或者錯誤的信息。當出錯時 系統會將該事件以及其發生的時間都記錄到診斷緩沖區中,如 果診斷緩沖區已滿,最舊的信息會被覆蓋。發生錯誤時,除了 在診斷緩沖區中記錄,還可能調用相應的錯誤處理0B.利用診 斷功能,用戶可以發現CPU或其他??櫚拇砦蠡蛘哂沒С絳虻?/span> 錯誤。

3.3測試程序

程序中的邏輯錯誤往往需要通過對程序的跟蹤調試査找。 STEP7提供了對程序狀態檢測和跟蹤調試的功能。

3.3.1監視程序狀態

液體灌裝機LAD程序中,監視界面會顯示信號流的狀態和變量值。 處于有效狀態的元件顯示為綠色實線,處于無效狀態的元件顯 示為藍色虛線。在變量位置會顯示該變量的當前值。

3.3.2斷點調試

借助斷點,可以單步測試STL程序。是否支持斷點,以及 支持斷點的數目都與具體CPU型號有關。使用斷點調試功能,自動灌裝機必須先通過配料釜液體灌裝機菜單[Debug]/[Operation]CPU操作模式選擇為測 試模式(Test Operation),出現斷點調試畫面。通過液體灌裝機菜單【View/ [PLC Register】可以顯示PLC內部寄存器的值。因此與程序狀 態檢測相比可以更精確地觀察程序的執行情況。

3.4系統功能的實現

通過上面一系列的系統調試,基本上定位了軟硬件的控制部分,現在還需進行整機調試。這一步比較關鍵,它關系到整個反應釜液體灌裝機系統性能的體現,最主要的則是影響整條線的灌裝速 度和品質。圖2為該灌裝一體機的系統工作流程圖,它的工作 過程就是按照這條路線如此循環工作下去的。

4典型故障分析

4.1 PLC反應罐液體灌裝機控制系統產生誤動、死機等現象

在調試過程中,出現了自動灌裝機PLC控制系統產生誤動作、死機等 現象,每次出現都會耽誤時間,影響生產,于是就得重新安裝驅 動程序。經過外國專家對PLC程序的論證和仿真,確認程序沒 有問題,主要原因有以下2點:

(1)     操作人員在調用反應鍋液體灌裝機品種配方文件后沒有及時清除以前的文件,致使死機,因為此系統本身開發就有缺陷,而且它還在追 憶記錄。這時只能重新啟動,調用新的配方文件,該文件里的 一系列參數必須重新設定,包括20個灌裝嘴的設置、控制閥 等。

(2)     來自信號線引入的干擾與配料系統自動灌裝機PLC控制系統連接的各類信 號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息之外,總會有外部干擾信 號侵入。此干擾主要有2種途徑:一是通過變送器供電電源或 共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視; 是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應 干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異 常和測量精度大大降低,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離 性能差的系統,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統總線 回流,造成邏輯數據變化、誤動作和死機。PLC自動配料系統因信號 引入干擾造成I/O模件損壞數相當嚴重,由此引起系統故障的 情況也很多。返工后,發現電源線和信號線有的很混亂,重敷 電纜。

若液體灌裝機PLC系統置于射頻場內,就會收到輻射干擾,其影響主 要通過2條路徑:一是直接對PLC內部的輻射,由電路感應產 生干擾;二是對PLC通信內網絡的輻射,由通信線路的感應引 入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大 小,特別是頻率有關,一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽 及高壓泄放元件進行?;?。

4.2進桶螺旋與主旋轉盤不同步

這是整條自動液體灌裝機線運行的良好的關鍵,進桶螺旋與主機旋轉不同 步,致使產生3種可能的結果:一是桶已經到位,可是灌裝嘴部 位還沒到位;二是根本就不能進一個完整的塑料桶,可能夾扁 桶子,造成材料的浪費;三是桶進入的速度與灌裝速度不同步, 即灌裝速度與進桶螺旋不匹配。

產生此問題的原因主要有2點:

(1)     變頻器的各項參數不是最優的,致使主機各齒輪之間 的傳動速度不同步。

(2)     主機灌裝區域靠編碼器(encode)準確定位,編碼器與變 頻器也是通訊的,通過信號反饋、PID調節,這樣整個同步和定 位是比較準確的。但原來是伺服馬達的部分參數丟失,使其追 憶到原來的出廠參數。需要在“Monitor"菜單的“wonnscrew for- mat”子菜單畫面將進桶螺旋復位,根據信息重新置參,這時會發 現在硬件診斷菜單里編碼器的通訊狀態也恢復良好,再進行變 頻器參數優化,重新啟動發現一切正常。但是,操作工?;?/span> 停在非灌裝區,若在灌裝區,開機灌裝前需進行手動進桶螺旋 找零位。

5結束語

該自動灌裝機灌裝包裝線經過安裝、調試,經過幾個月的運行,沒有發 現任何故障,運行良好,基本上達到了預期的目的。尤其是停止旋轉一稱盤校零這一環節,自動校稱特別方便。 作者簡介:劉輝,主要研究方向為自動化系統及故障處理。

 

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