CN103513634A - 拉边机综合控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拉边机综合控制系统，包括有多个PLC，其中一个PCL设为整个系统的主站，其余PLC分别由主站控制，其余PLC分别通过以太网交换机一一对应配置于多个拉边机，且每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器分别通过以太网交换机与各自对应的PLC构成子网络，每个拉边机对应的PLC作为子网络的主站，子网络中伺服驱动器、绝对值编码器设定为从站。

Description

拉边机综合控制系统
技术领域
本发明涉及浮法玻璃生产线控制系统领域，具体为一种浮法玻璃生产线中拉边机综合控制系统。 
背景技术
以普通600T/D的浮法玻璃生产线为例，通常使用的拉边机数量为8对，16台。传统控制方法是每台拉边机独立进行控制，拉边机的几大动作(下压、行走、摆动、旋转)均由工人在现场手动控制相应的普通异步电机完成操作。玻璃改板时，需要依次在现场调整拉边机的以上各执行机构。特别是旋转电机，在调整时因电机为普通异步电机，也无闭环控制，往往每台拉边机的旋转速度各不相同，这就对玻璃的板面造成了很大的影响，降低了玻璃的成品率，如需生产厚度在1mm以下的玻璃，更是无法实现超低速的旋转动作。因此，一种新型可靠的拉边机综合控制系统非常重要。 
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种拉边机综合控制系统。 
本发明所采用的技术方案为： 
拉边机综合控制系统，应用于浮法玻璃生产线多个拉边机，每个拉边机的执行机构包括一对分别控制左、右拉边杆旋转的伺服驱动器，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构，其特征在于：包括有多个PLC，其中一个PCL设为整个系统的主站，且主站接入有人机交互界面，其余PLC分别由主站控制，每个拉边机中，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构分别安装有带通讯结构的绝对值编码器，还包括有PROFINET以太网交换机，除主站外，其余PLC分别通过以太网交换机一一对应配置于多个拉边机，且每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器分别通过以太网交换机与各自对应的PLC通讯连接，由每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器、每个拉边机对应配置的PLC构成子网络，每个拉边机对应的PLC作为子网络的主站对子网络进行硬件组态，定义子网络中伺服驱动器、绝对值编码器的网络地址，并设定子网络中伺服驱动器、绝对值编码器为从站，子网络中主站周期读取各个从站的输入信息并周期向从站发送输出信息。 
主站通过I-Device模式控制其余PLC。 
本发明用于对生产线所有拉边机进行统一控制，以控制每台拉边机的下压、行走、摆动、旋转动作，将熔融的玻璃液顺利拉出浮法玻璃生产线的锡槽 
本发明的优点为：使用PROFINET以太网交换机作为工业总线，组成一个大型工业网络，将各台拉边机融成一体，也将所有拉边机的各执行机构融成一体。提高了系统可操作性、可靠性和兼容性，其中一个可编程逻辑控制器（PLC）作为系统的主站，起大脑的作用，通过程序运算、与闭环控制伺服电机的伺服驱动器以及人机界面进行实时通讯，完美解决了困扰行业内多年的浮法玻璃生产线所有拉边机不能统一综合实时控制，各执行机构无法纳入一个系统，普通变频驱动无法生产超薄板的难题。 
附图说明
图1为本发明具体实施例中系统原理框图。 
具体实施方式
如图1所示。拉边机综合控制系统，应用于浮法玻璃生产线多个拉边机，每个拉边机的执行机构包括一对分别控制左、右拉边杆旋转的伺服驱动器，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构，其特征在于：包括有多个PLC，其中一个PCL设为整个系统的主站，且主站接入有人机交互界面，其余PLC分别由主站控制，每个拉边机中，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构分别安装有带通讯结构的绝对值编码器，还包括有PROFINET以太网交换机，除主站外，其余PLC分别通过以太网交换机一一对应配置于多个拉边机，且每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器分别通过以太网交换机与各自对应的PLC通讯连接，由每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器、每个拉边机对应配置的PLC构成子网络，每个拉边机对应的PLC作为子网络的主站对子网络进行硬件组态，定义子网络中伺服驱动器、绝对值编码器的网络地址，并设定子网络中伺服驱动器、绝对值编码器为从站，子网络中主站周期读取各个从站的输入信息并周期向从站发送输出信息。 
本发明中，PROFINET以太网交换机是西门子公司提出的一种基于以太网通讯的一种工业用的通讯模式。它与其他的工业通讯方式，比如MPI、Profibus DP等总线相比，显著的优越性是：速度快，稳定性高，抗干扰能力强，互联性和兼容性好。其通信速率可达100Mb/s，而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s（如西门子Profibus-DP）。显然，以太网的速率要比传统现场总线要快的多。特别 是一些特殊的浮法玻璃生产线，拉边机使用多达48台，高速、小干扰的工业以太网的使用尤为重要，为生产线所有拉边机的统一控制提供了通讯基础。 
本发明中，拉边机综合控制系统选用的西门子s7-300可编程逻辑控制器PLC，在网络中作为整个系统的主站也是控制系统的核心，系统主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。对于整个网络，0号PLC做为大脑通过I-Device模式控制其余的PLC，以实现一台上位人机界面统一综合控制所有拉边机的目的。在每一对拉边机各执行机构组成的子网络中，各PLC对子网络进行硬件组态，定义控制左、右拉边杆旋转的两台伺服驱动器，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构所用的六个带通讯接口的绝对值编码器在网络中的地址。用从站的读、写程序通过现场总线来控制各个从站。 
本发明中，伺服驱动器采用的是新一代的驱动产品SINAMICS S120，它将逐步取代现有的MASTERDRIVES及SIMODRIVE系列的驱动系统。SINAMICS S120具有模块化的设计。各模块间（包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码器等）通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接。且因为伺服驱动器相对应的伺服电机自带编码器，形成闭环控制系统，和常规的开环变压/变频控制(V/f)相比这种控制方式具有以下优点：零速时仍然具有额定转矩的负载能力，速度控制的精度更高，速度控制和转矩控制的动态性能得到改善。同时，伺服驱动器可完美嵌入PROFINET工业以太网，其被定义为本系统工业网络中的从站，与PLC实时通讯，具有高响应、与PLC高兼容性的特点。 
本发明中，带通讯接口的绝对值编码器和传统的增量型编码器不同是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。带通讯接口，使得左右两侧拉边机执行机构所用的所有编码器都可以接入通讯工业网络，实现所有拉边机各机械位置可以在上位人机界面中统一监控和控制。绝对值编码器具有多种输出码制（二进制码、十进制BCD码、格雷码），可以直接通过通讯接口提供给PLC。 
本发明中，拉边机综合控制系统使用的人机界面是SIMATIC MP377面板，此面板具有大屏幕、高亮度和高对比度的显示屏，从而极大地优化了操作员控制和监视。其前端防护等级为IP65/NEMA4、高抗振性，非常适合拉边机所处的工业 环境。此面板通过PROFINET进行通讯，其被定义为本系统中工业网络中的从站与PLC实时通讯。与常规使用按钮和指示灯来进行调速操作和监视相比，使用此人机界面可以直观的操控整个拉边机综合控制系统，更易于操作员操作和监视。 
具体实施例： 
现场工业以太网通讯总线PROFINET：通过PROFINET电缆将所有PLC、、人机界面组在一个工业网络之中，可编程控制器(0号CPU)做为总系统网络的主站，各对拉边机的CPU做为系统的从站。在PLC总线的硬件配置里将传速速率设置为100Mbps，同时将PLC主站在网络中的地址定义为192.168.0.10，从站PLC分别定义网络地址为192.168.0.11～18，人机界面在网络中的地址分别定义为192.168.0.19～34。 
在各对拉边机的子网络中，PLC做为子网络的主站，伺服驱动器S120,带通讯接口的编码器做为子网络的从站。将PLC主站在子网络中的地址定义为192.168.0.2，从站伺服驱动器和编码器分别定义网络地址为192.168.0.3～9。 
可编程逻辑控制器（PLC）：0号CPU上有两个PROFINET接口，一个是进线口，一个出线口。将以太网快速总线连接器插在此CPU的PROFINET接口上。此处，出线口连下一个CPU,出线口连接地址为11的PLC。PLC通过组态I-Device模式激活接口来读、写各从站。 
伺服驱动器：地址为3的SINAMICS S120伺服驱动器，其通讯接口上也插一快速总线连接器，其进线口连接地址为2的PLC主站，出线口连带通讯接口的编码器。依次，地址为4的SINAMICS S120伺服驱动器和各执行机构的编码器都通过快速总线连接器串入本系统的工业网络。 
带通讯接口的绝对值编码器：首先将左右行走、下压、摆动电机的编码器上的地址拨码设置为5，6，7，8，9，10。然后将地址为5的绝对值编码器接线通道的进线口连接地址为6的绝对值编码器，依次地址为7，8，9，10的绝对值编码器都串入本系统的工业网络。 
人机界面：同样，在人机界面的后方有一通讯接口，将一快速总线连接器插在此通讯接口上。经PLC内部硬件组态，通过工业网络传送所有控制参数，速度反馈值和实际位置值。在人机界面上可以输入目标值并监控各对拉边机当前实际速度值，当前实际摆动角度值，当前实际行走位置值，当前实际下压位置值。 

Claims (2)

1.拉边机综合控制系统，应用于浮法玻璃生产线多个拉边机，每个拉边机的执行机构包括一对分别控制左、右拉边杆旋转的伺服驱动器，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构，其特征在于：包括有多个PLC，其中一个PCL设为整个系统的主站，且主站接入有人机交互界面，其余PLC分别由主站控制，每个拉边机中，左侧下压、行走、摆动执行机构以及右侧下压、行走、摆动执行机构分别安装有带通讯结构的绝对值编码器，还包括有PROFINET以太网交换机，除主站外，其余PLC分别通过以太网交换机一一对应配置于多个拉边机，且每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器分别通过以太网交换机与各自对应的PLC通讯连接，由每个拉边机中伺服驱动器、绝对值编码器、每个拉边机对应配置的PLC构成子网络，每个拉边机对应的PLC作为子网络的主站对子网络进行硬件组态，定义子网络中伺服驱动器、绝对值编码器的网络地址，并设定子网络中伺服驱动器、绝对值编码器为从站，子网络中主站周期读取各个从站的输入信息并周期向从站发送输出信息。
2.根据权利要求1所述的拉边机综合控制系统，其特征在于：主站通过I-Device模式控制其余PLC。
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Granted publication date: 20160824

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