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[摘 要]热收缩膜机作为包装企业的关键设备，包装箱输送、收缩膜切断与加热炉温度控制仍采用传统的继电器控制系统，线路复杂，维修难度大，对维修人员的技能要求较高。在实际运行中出现的故障种类也比较多，现在对运行过程中出现的切膜不断故障和加热温度波动这二个典型问题进行分析，并深入探讨其故障出现的原因、技术改进方法，达到提高正常运行时间，减少故障次数，加快维修速度，确保安全生产的目的。
[关键词]S7-200 PLC ；WinCC fiexible； PID
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0089-02
引言
我司采用的是意大利进口MECO 914R热收缩膜机，与国产热收缩膜机相比，由于采用PHOENIX安全继电器保护，其安全性比较高，在目前包装企业运用比较普遍。然而其采用的继电器控制方式由于其系统冗余，线路比较复杂，在实际运行过程中往往会出现一些意想不到的故障。这些故障对于维修人员来说，理论和实践经验都需要有一定坚实的基础。现对其几个比较典型的故障进行分析。
一、切膜不断
1、故障现象
热收缩膜机启动、包装箱平稳进入，依靠箱体带动收缩膜向前，薄膜拉伸紧绷触发送膜电机启动到减速点自动停车，切刀向下运动开始切膜，完成后切刀提升至原始位置，整个过程平稳有序，然而观察切膜效果时发现膜未完全切断。
2、 故障后果
由于切膜过程完整，收缩膜机输送带将立刻再次启动，包装箱带动未切断的收缩膜持续向前，此时若操作人员未及时发现并紧急停止，将导致大量收缩膜进入加热炉内，造成炉内粘膜，需要停机清理，清理过程中的降温升温耗费较多时间，操作人员为追求生产效率，有时会在未完全降温的情况下仓促清理粘膜，容易造成烫伤事故，此系重大安全隐患。
3、 故障原因分析（见图1、2、3）
如上图所示，各执行机构的触发动作完全依赖包装箱的运行轨迹配合进行，分析原理图得知切膜刀执行气缸Y3动作除单回路时间继电器KT2、接触器K24、切刀架下位行程开关S3A、S3B得电，还需要配合并联电路切膜刀动作位行程开关S4的动作才能完成。然而由于行程开关S3A、S3B与S4的位置设计在刀架两端同一水平面，其开关随刀架运动属于瞬间开合，且没有相应的动作指示灯，在实际运行中由于刀架的震动就会产生某一开关开合时间产生偏差，由此产生切膜不断故障。
4、 控制系统改造
针对继电器控制系统的复杂性对维修工作带来的困难，结合现代工业自动化的普及，全新设计一套PLC控制系统，利用HMI作为操作人员与机器之间的对话接口。
统计现有I/O点数量，综合考虑经济性能选定采用SIEMENS 6ES7-216-2AD21-0XB0型CUP模块扩展6ES7-231-7BD21-0XA0模拟量模块及6ES7-222-1HF21-0XA0数字量输出模块，HMI选用SIEMENS TP170A触摸面板。硬件部分将无动作指示灯的行程开关更换为带指示接近开关和光电开关，并将所有控制电路元件I/O信号直接接入PLC模块（如图4）：
利用STEP 7-Micro/WIN编程软件编辑调试控制程序；
利用WinCC fiexible组态软件编辑调试触摸屏程序，两者通过MPI通讯完成数据交换。
PLC控制系统极大地简化了外部硬件电路，各检测与执行机构的动作在PLC模块指示灯上一目了然，维修人员依据HMI内部编辑好的报警列表，可以快速找到相应故障原因。
二、 加热温度波动
1、 故障现象
热收缩膜机原有的加热炉与切刀加热控制系统采用普通温度传感器配合接触器控制，温度偏差在±15℃，如此大的温度波动对于收缩膜效果造成一定的影响。
2、 事故后果
特别对于切刀部分，温度不足时收缩膜接缝不牢固，后续输送过程中就会产生爆口，温度过高又容易烫穿收缩膜，甚至对切刀刀体特氟龙涂层产生破坏，出现涂层剥落时必须更换整个切刀，且切刀涂层需要由特氟龙专业涂层厂家加工，相当费时耗工。
3、 事故原因分析
从温度控制原理分析，由温控器、热电偶、接触器、加热器四大件构成的系统虽然已经形成一个完整的闭环温度控制系统，但是由于采用接触器作为执行机构，开关量控制势必导致温度不能在精确的合理区间。
4、控制系统改造
由此我们引入PID温度控制，在HMI中生成PID温度调节趋势图，现场实际结合经验口诀（参数整定找最佳，从小到大顺序查，先是比例后积分，最后再把微分加，曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，曲线偏离回复慢，积分时间往下降，曲线波动周期长，积分时间再加长，曲线振荡频率快，先把微分降下来，动差大来波动慢，微分时间应加长，理想曲线两个波，前高后低4比1，一看二调多分析，调节质量不会低），我们可以很好的实现对温度的平稳控制。
硬件上使用固态继电器替代接触器作为执行机构，PLC定期扫描HMI数据，利用STEP 7-Micro/WIN系统自带的PID指令，根据PID运算规则输出模拟量至固态继电器，利用固态继电器以小控大的工作特性，对加热部件进行连续控制。此方案可以将温度波动控制在±3℃。
结束
热收缩膜机是包装行业中一项重要的设备，关系到人员安全，生产效率，它的正常运行是企业效益和发展的重要保证。以上主要对MECO 914R热收缩膜机一些典型故障的分析过程和技术改造，可供相关的使用单位参考，以加快维修时间，对事故的发生，防范于未然。
参考文献
[1] 廖常初.《S7-200 PLC编程及应用》机械工业出版社.
[2] 廖常初、陈晓东.《西门子人机界面》机械工业出版社.
[3] 满红、梁迎春、冀勇钢、孙淑娟《自动控制原理》清华大学出版社.
[4] 刘爱华、满宝元《传感器原理与应用技术》人民邮电出版社.
[关键词]S7-200 PLC ；WinCC fiexible； PID
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0089-02
引言
我司采用的是意大利进口MECO 914R热收缩膜机，与国产热收缩膜机相比，由于采用PHOENIX安全继电器保护，其安全性比较高，在目前包装企业运用比较普遍。然而其采用的继电器控制方式由于其系统冗余，线路比较复杂，在实际运行过程中往往会出现一些意想不到的故障。这些故障对于维修人员来说，理论和实践经验都需要有一定坚实的基础。现对其几个比较典型的故障进行分析。
一、切膜不断
1、故障现象
热收缩膜机启动、包装箱平稳进入，依靠箱体带动收缩膜向前，薄膜拉伸紧绷触发送膜电机启动到减速点自动停车，切刀向下运动开始切膜，完成后切刀提升至原始位置，整个过程平稳有序，然而观察切膜效果时发现膜未完全切断。
2、 故障后果
由于切膜过程完整，收缩膜机输送带将立刻再次启动，包装箱带动未切断的收缩膜持续向前，此时若操作人员未及时发现并紧急停止，将导致大量收缩膜进入加热炉内，造成炉内粘膜，需要停机清理，清理过程中的降温升温耗费较多时间，操作人员为追求生产效率，有时会在未完全降温的情况下仓促清理粘膜，容易造成烫伤事故，此系重大安全隐患。
3、 故障原因分析（见图1、2、3）
如上图所示，各执行机构的触发动作完全依赖包装箱的运行轨迹配合进行，分析原理图得知切膜刀执行气缸Y3动作除单回路时间继电器KT2、接触器K24、切刀架下位行程开关S3A、S3B得电，还需要配合并联电路切膜刀动作位行程开关S4的动作才能完成。然而由于行程开关S3A、S3B与S4的位置设计在刀架两端同一水平面，其开关随刀架运动属于瞬间开合，且没有相应的动作指示灯，在实际运行中由于刀架的震动就会产生某一开关开合时间产生偏差，由此产生切膜不断故障。
4、 控制系统改造
针对继电器控制系统的复杂性对维修工作带来的困难，结合现代工业自动化的普及，全新设计一套PLC控制系统，利用HMI作为操作人员与机器之间的对话接口。
统计现有I/O点数量，综合考虑经济性能选定采用SIEMENS 6ES7-216-2AD21-0XB0型CUP模块扩展6ES7-231-7BD21-0XA0模拟量模块及6ES7-222-1HF21-0XA0数字量输出模块，HMI选用SIEMENS TP170A触摸面板。硬件部分将无动作指示灯的行程开关更换为带指示接近开关和光电开关，并将所有控制电路元件I/O信号直接接入PLC模块（如图4）：
利用STEP 7-Micro/WIN编程软件编辑调试控制程序；
利用WinCC fiexible组态软件编辑调试触摸屏程序，两者通过MPI通讯完成数据交换。
PLC控制系统极大地简化了外部硬件电路，各检测与执行机构的动作在PLC模块指示灯上一目了然，维修人员依据HMI内部编辑好的报警列表，可以快速找到相应故障原因。
二、 加热温度波动
1、 故障现象
热收缩膜机原有的加热炉与切刀加热控制系统采用普通温度传感器配合接触器控制，温度偏差在±15℃，如此大的温度波动对于收缩膜效果造成一定的影响。
2、 事故后果
特别对于切刀部分，温度不足时收缩膜接缝不牢固，后续输送过程中就会产生爆口，温度过高又容易烫穿收缩膜，甚至对切刀刀体特氟龙涂层产生破坏，出现涂层剥落时必须更换整个切刀，且切刀涂层需要由特氟龙专业涂层厂家加工，相当费时耗工。
3、 事故原因分析
从温度控制原理分析，由温控器、热电偶、接触器、加热器四大件构成的系统虽然已经形成一个完整的闭环温度控制系统，但是由于采用接触器作为执行机构，开关量控制势必导致温度不能在精确的合理区间。
4、控制系统改造
由此我们引入PID温度控制，在HMI中生成PID温度调节趋势图，现场实际结合经验口诀（参数整定找最佳，从小到大顺序查，先是比例后积分，最后再把微分加，曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，曲线偏离回复慢，积分时间往下降，曲线波动周期长，积分时间再加长，曲线振荡频率快，先把微分降下来，动差大来波动慢，微分时间应加长，理想曲线两个波，前高后低4比1，一看二调多分析，调节质量不会低），我们可以很好的实现对温度的平稳控制。
硬件上使用固态继电器替代接触器作为执行机构，PLC定期扫描HMI数据，利用STEP 7-Micro/WIN系统自带的PID指令，根据PID运算规则输出模拟量至固态继电器，利用固态继电器以小控大的工作特性，对加热部件进行连续控制。此方案可以将温度波动控制在±3℃。
结束
热收缩膜机是包装行业中一项重要的设备，关系到人员安全，生产效率，它的正常运行是企业效益和发展的重要保证。以上主要对MECO 914R热收缩膜机一些典型故障的分析过程和技术改造，可供相关的使用单位参考，以加快维修时间，对事故的发生，防范于未然。
参考文献
[1] 廖常初.《S7-200 PLC编程及应用》机械工业出版社.
[2] 廖常初、陈晓东.《西门子人机界面》机械工业出版社.
[3] 满红、梁迎春、冀勇钢、孙淑娟《自动控制原理》清华大学出版社.
[4] 刘爱华、满宝元《传感器原理与应用技术》人民邮电出版社.