摘 要：本文介绍了西门子PLC S7-200CN在贝宁格电气控制系统中的简单应用以及主传动部分的变频改造。并且此方案已付诸实施。投入正常生产两年多，设备运转良好，取得了明显的效果。
关键词：整经机 PLC 变频器 电控柜 主传动 改造
正 文：整经机的作用是根据工艺设计的规定，将一定根数和长度的经纱从络纱筒子上引出，组成一幅纱片，使经纱具有均匀的张力，相互平行地紧密围绕在经轴上，为形成织轴做好初步准备。整经质量是保证浆纱以及织造工序获得高效率的基础。
贝宁格整经机是我厂建厂初期的设备，经过三十多年的运转，机器老化日益严重。尤其是液压系统，管路密闭性变差、内泄严重，到处渗油，导致经轴夹紧系统、刹车系统及速度控制系统性能严重下降。另外，升速控制方面仍然采用直流电机调速，多年使用后直流电机电枢换向器及碳刷磨损严重，电流增加。电控柜内部速度控制板元器件老化，升速时超调变大。多年反复维修后，柜子内部线缆凌乱、电缆排线插接头破损、氧化、接触不良等时有发生。总体上说，设备运转的安全性、可靠性大大降低。近年来，随着新型纺织企业的不断崛起，纺织机械在电气控制方面自动化程度越来越高。可编程控制器PLC作为传统电气控制替代产品，以其结构紧凑、I/O组合灵活、调试维护方便、抗干扰能力强以及可靠性高等优点，广泛应用于各种工业电气控制场合。下面简单的通过对贝宁格整经机改造的原因以及改造后的工作原理进行分析，对应用情况阐述如下：
一、改造的原因
在多年的维修中，整经机发生过很多故障。比如拍合不到位、压纱辊无动作/不到位、夹紧异常、车速不稳、“飞车”、运行中压纱辊回落、油路压力不够保护等等。油压系统尤其是油马达流量下降、管路内泄、回油系统不畅，液压有关的故障频发。另一方面，电气柜中插接件磨损严重，电路板元器件老化、接触不良造成的故障也时有发生，致使设备运转效率不高，设备安全性、可靠性均大打折扣。反复坏车严重影响经轴的产质量，也造成较大的机物料浪费。针对以上问题，为了提升生产效率，结合设备现状决定对贝宁格整经机的主传动电控柜以及主传动部分进行彻底改造。对主传动部分，机器运行用变频器控制交流电机调速代替原来的直流调速系统进行车速控制。对原来的油压系统只保留变量泵，通过专门的泵电机直接驱动控制上下轴动作。通过对整经机原理图的分析，结合实际需要选用西门子S7-200型PLC以及众辰Z2400-7R5GF变频器对整经机电控柜及主传动部分进行改造。
二、改造后的电气原理图（见附图）
三、改造后的主要元器件表
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四、改造后的工作原理
根据整经机的功能要求以及利用原有电柜箱体的前提下，用变频器控制主机启动代替了以前的星-三角启动，用两个开关电源提供DC24v代替了以前电路板供电，使得电柜里面更加模块化、简单化，便于以后的故障诊断和修理。传感器由以前的计长、速度两个传感器分开采样改为单传感器集中采样反馈给PLC，计数更加精准。至此所需PLC输入节点15个，输出节点16个。选用西门子S7-200对电控柜内部控制线路进行改造。
1、油泵启动/停止
油泵是由一个4KW的交流电机通过皮带轮带动。按下油泵按钮LDE，I1.4有信号输入，Q1.1输出，继电器KA2吸合，泵电机带动油泵开始工作，25bar、35bar压力开关闭合，I1.1、I1.2有信号输入，为托臂升降、上落轴、压纱辊升降等开车准备动作提供油压。同时，油致冷器也开始为液压油降温。
按下停止按钮DH，I1.3有信号输入，Q1.1无输出，继电器KA2断开，油泵及油致冷器停止工作，液压系统无油压。
2、上轴/落轴
上/落轴动作是一个“三联动”，包含三个动作：托臂升降、夹紧放松、压纱辊上下。
上轴时，按上轴按钮LDSE，I0.7有信号输入，Q0.1、Q0.6有输出，上轴指示灯亮，上轴继电器109a吸合，三位四通阀109得电动作，阀芯由“中间”位切换至“a”位，托臂上升、拍合夹紧、压纱辊上升，开始“三联动”。夹紧到位后I1.1断开，35bar指示灯灭。压纱辊上升后，按一下压辊位置检测开关ESBK，压纱辊继续上升至压紧经轴，Q0.1、Q0.6无输出，上轴指示灯灭，上轴继电器109a断开，109阀释放，阀芯由“a”位回到“中间”位，上轴动作完成。
下轴时，按下轴按钮LDSA，I1.0有信号输入，Q0.2、Q0.7有输出，下轴指示灯亮，下轴继电器109b吸合，109阀动作，阀芯由“中间”位切换至“b”位。压纱辊离开经轴纱面，托臂上升到位后拍合松开，经轴落到托臂上随托臂落下。下轴到位后，Q0.2、Q0.7无输出，下轴指示灯灭。继电器109b断开，109阀芯由“b”位回至“中间”位，下轴动作完成。
3、主传动
油泵启动后，开车准备就绪，空气开关QF1合上，Q1.0有输出，中间继电器KA2吸合，KM1吸合使得变频器供电。
（1）、点动
按点动按钮DET， I2.0有信号输入，Q0.4、Q1.5有输出，刹车阀104得电释放，S3吸合，主机点动运行。
（2）、运行
按运行按钮DEL，I0.6有信号输入，Q0.3输出，变频器“FWD”有信号输出，主机开始运行。纱面平稳后，Q1.6有输出，开始通过变频器加速运行，到达设定值稳速后Q0.0、Q1.2、Q1.3有输出，筘齿开始吹风、筘齿垂动、横动相继动作。
（3）、停车
a、安全杆停车
如果运行中出现断纱不停车时，可以抬安全杆停车。抬起安
全杆，水银开关KSB闭合，I0.5有输入信号，使得Q0.3、Q0.4无输出、Q1.7有输出，电机减速、制动，主机停车。
b、断纱停车
运行中纱线断头，I2.2有信号，造成Q0.3、Q0.4无输出、Q1.7有输出，电机减速、刹车，主机停车。
c、分绞定长/工艺长度停车
当经轴卷绕到达分绞长度后，Q1.4有输出，继电器KA5吸合，分绞定长灯LAMP亮，Q0.3、Q0.4无输出、Q1.7有输出，电机减速、制动，主机停车。打完绞线后，需要点动开台到工艺长度下轴。
d、紧急按钮停车
实际生产中出现紧急状况时，按下DH按钮，I1.3无信号输入，Q0.3、Q0.4停止输出、Q1.7有输出，电机减速、刹车，主机停止。
五、改造后的效果和不足
整经机改造后与原来相比，速度控制平稳，液压系统由于只控制起落轴后负荷率大为降低。电气控制方面由于简化了元器件、集成化方便了维修。整机运转效率得到明显提升。经过多年使用，筒子架纱线通道磨损、架子变形、架子上排线老旧、架子震动大等易造成接触不良等故障，致使纱线断头率高，影响经轴质量。
六、参考文献
（1）、《国外新型整经机》中国纺织出版社 黄柏龄 谢剑萍著
（2）、《西门子S7-200可编程控制系统手册》西门子有限公司
（3）、《众辰变频器使用说明书》 上海众辰电子科技有限公司