艾默生EC10系列PLC在砌块成型机上的应用

艾默生工业自动化（中国） 雷刚

摘要：本文详细介绍了利用艾默生EC10 PLC在砌块成型机中的应用，通过此次应用，加强了砌块成型机的自动控制水平，同时提高了设备预防性维修水平。Abstract: This article introduces the application of Emerson EC10 PLC in brick moulding field, which had strengthen automatic control level of brick moulding, and improved equipments’ preventative maintenance level furthermore.
关键词：建筑材料 砌块机PLC 变频器 砌块成型机
KEY WORDS： Architecture Material Brick Machine PLC Inverter Brick Mouiding
一 引言
　　由于建筑行业的迅猛发展，对于各种型号的砖构件需求量日益加大。用于建筑业的砖构件原材料粘土日益减少，而且土地回生能力很弱，原先制砖对土地支持消耗巨大；并且实心红砖产品型号单一，难以满足各种场合的应用要求。
　　砌块成型机可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等工业废料加工成各种新型墙体材料。生产出的砖、空心砌块不用烧结，节约国家土地，煤炭，无污染，能提高工程速度，减轻楼体重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏凉，抗风化，原来来源丰富，质量好且生产工艺简便，投资少见效快，适应性广，前景广阔等优点。
　　砖机设备上已经大量使用了电气自动化设备，很多设备都由原先的手动生产发展到全自动生产，不但提高了设备的技术含量，而且提高了自动化生产的工作效率。

二、工艺介绍

　　砌块成型机的工艺主要由四个部分构成：
　　1）、液压系统：
　　液压系统的主要功能在于控制模具的模头、模箱的升降。使用液压系统可以有效的平稳加压，避免设备有太大的冲击力。
　　2）、主机：
　　主机的整个机架焊接而成，其中模具采用线切割加工工艺制造，保证砌块砖光滑无毛刺，尺寸精准，对于振动电机，目前行业中部分客户使用普通电机，还有一些客户使用的是变频器来带载电机，有效的提高了由于频繁起停造成的电机烧毁的情况。提高了系统的可靠性。
　　3）、出砖输送带：
　　出砖部分主要功能是将成品砖送离砌块机。在出砖部分还有扫灰电机，它的主要作用是清理成品砖上的废料，当砖头凉干后就不会有废料粘面而且保持砖头的清洁。
　　4）、模具
　　根据客户的不同需求，可以搭配有多种的模具，选用不同的模具可以生产出不同要求的砌块形砖，适合各种场合的应用。

三、技术方案

3.1、方案框图

a)、该技术方案采用HMI＋PLC＋MDI的方式.
b)、目前的砌块成型机PLC的点数是控制在60点即可。采用艾默生EC10系列 60点主
模块，不需要扩展模块，刚好满足客户需求。
c)、变频器该客户选用某品牌的通用型变频器。主要做调速使用。
d）、HMI该客户选用台湾威伦的产品。
e)、触摸屏和PLC进行连接，PLC控制变频器的频率更改和频率设定，PLC和变频器
通讯采用标准的MODBUS协议。该变频器控制生产电机运行频率，以达到调节生
产效率。

3.2、程序设计
　　此次编程采用顺序功能图（Sequential Function Chart），利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。
　　由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。

经过对工艺的了解可以分为以下几个部分：



　　本机分两种工作方式：手动、自动。开机前先选择手动方式，手动按钮全部为单键启停按钮，按一下为启动，再按一下为停止或到位开关自停。在人机界面手动画面里有“取消互锁”的触摸键，打开时为灰色，这时互锁制约取消，此时各按钮为点动模式，方便调试机台，各限位开关都调整好时一定要关闭该键以恢复互锁制约。
　　这对保护机台安全至关重要，关闭时该键为白色。启动油泵后，手动测试压头、模框、
料车、送板、成品、输送动作全部正常后，设定好生产模数、布料次数、进退布料时间，将手动/自动开关置于自动位置，按压自动开始或触摸屏启动键，成型机即按预先设定程序
走下去，直到达到生产模数或按停止结束。

3.3、PLC通讯协议设置
　　EC10系列PLC主模块提供了两个串行异步通讯端口，分别为PORT0和PORT1。通讯口特性如表所示。
表5-1 EC10系列主模块通讯口特性


3.4、HMI通讯设定
WINVIEW端需要设置好通信口的格式，设置界面如下

　　触摸屏因其能够实时、形象且生动的显示当前设备的运行信息而在工业上得到广泛的应用。

A）、触摸屏和PLC的连接通过RS232端口进行，PLC的类型选择EMERSON PLC EC20[PDS V2.50>.
B）、触摸屏作为主站PLC作为从站，采用MODBUS主从式协议进行通讯，PLC从站地址选择为2，触摸屏主站地址设置为1.
C）、触摸屏和PLC的通讯串口都设置成
波特率：9600 奇偶校验：偶校验
数据位：8 停止位：1




砌块成型机的画面如下：

　　可以在触摸屏上对砌块成型机的手动、自动状态、流量压力、延时进行设置，也可以显示当前的信号状态。
　　这些窗口均较为生动反映了当前设备的运行信息，通过触摸屏的应用，我们能够实现系统实时监控，并在下一级应用中间将之纳入到设备管理系统监控系统中间去，为设备优化提升进一步空间。


3.5、变频器通讯协议设定

　　变频器采用某品牌的通用型变频器，PLC通过MODBUS协议进行通讯。

　　变频器频率给定通过PLC给定方式，变频器支持MODBUS协议，可与EC10 PLC组成485网络，PLC采用通讯口1作为和变频器通讯的端口，采用通用的MODBUS RTU主从协议进行通讯，PLC主站设置为1，变频器从站设置为2。
　　以下为PLC主站设置：

变频器端通信参数设置：
表2-1 变频器通信参数设置



某品牌通讯协议：
　　变频器是采用一种异步串行的主从MODBUS协议，该通讯协议的数据格式分为RTU（远程终端单元）和ASCII模式两种通讯格式。
　　和艾默生EC10通讯采用MODBUS RTU方式进行通讯。RTU模式中，每个字节的格式如下：
编码系统：8位二进制，十六进制0～9、A～F每个8位的帧域中，包含两个十六进制字符。

　　在RTU模式中，帧总是以3.5个字节的传输时间静默，作为开始。RTU的数据格式为：

按照某品牌变频器的通讯说明，通用的变频器的功能码如下：

帧格式为：站号 功能码(03H) 起始地址高位 起始地址低位 数据个数高位 数据个数低位 CRC低位 CRC高位

所以，如果上位机通讯读取变频器频率的协议帧如下：



改写通讯变频器的频率的协议帧如下：

艾默生PLC通讯：

通讯组帧功能部分，通过字数据传输指令（MOV）可以将数据组成通讯帧，从D302开始到D307结束。艾默生的MODBUS协议自动在通讯帧的后面加了CRC校验，不需要使用者计算CRC校验。

SM135：通讯口1的MODBUS的通讯完成
SM124：串口1空闲标志
SM136：通讯口1的MODBUS的通讯错误

利用标志位进行通讯互锁，MODBUS指令发送数据串，接收数据放入D7970中。


三、总结
通过模块化的编程与PLC双通信口的功能，把一个中型机的功能在小型机上就轻易实现了，实现了砌块成型机工艺要求的全部功能，并降低了客户的成本。

参考文献
[1> 艾默生PLC编程参考手册
[2> 艾默生EC10用户手册

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