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摘要：水洗牵伸是干法腈纶工艺的重要工序。本文提出了对水洗牵伸机的电气仪表系统进行综合改造的方案，改造后投入运行，反映良好，不仅达到了工艺的要求，减少了设备故障率，故障一目了然。
关键词：水洗牵伸机 可编程控制器 故障率
1、可编程控制器的介绍
可编程控制器（Programmable Controller）又简称为PC或PLC，日本电气控制学会曾对可编程控制器做了一个定义：“可编程控制器是将逻辑运算、顺序控制、时序、记数以及算术运算等控制程序，用一串指令形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制的装置。”
1.1 PLC的组成
PLC的基本组成部分包括CPU、存储器和I/O系统三个部分。
1.2 PLC的特点
1.2.1 功能完善
PLC的输入/输出功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出。
1.2.2 模块化结构，硬、软件开发方便
PLC的硬件结构全部采用模块化结构，可以适应大小规模不同、功能复杂程度及现场环境各异的各种控制要求。硬件系统安装方便，接线简单，连接可靠，为控制系统的硬件设计提供了方便、快捷的途径，可以大大缩小硬件系统的开发周期。
1.2.3 操作方便，维护、改造容易
PLC的输入/输出系统能够直观地反映现场信号的变化状态，PLC还能够通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态、电源状态等均有醒目的指示，非常有利于运行、维护人员监视系统的工作状态。
1.2.4 性能稳定，可靠性高
PLC产品都有其严格的技术标准，这些标准保证了PLC在恶劣的工业环境下的正常运行。它在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模件均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路，在机械结构上对耐热、防潮、防尘、抗振等都有精心考虑。所有这些使得PLC具有较好的性能和较高的可靠性。一般平均无故障时间可达几万小时以上。另外，PLC还具有较完善的自诊断、自检测功能。
本课题中重点介绍系统PLC控制系统，对触目屏、变频器使用部分不作介绍。
2、硬件设计
2.1 统概况
根据工艺流程图和实际情况，统计开关量输入点为90点左右，开关量输出点为28点左右，热电阻10点，模拟量输入点13点，模拟量输出点18点左右。
根据统计PLC的规模，选用OMRON 公司的C200Hα系列产品。CPU 为C200HG CPU63，电源为AC220V适配电源，考虑到今后扩展的可能，CPU机架和扩展机架选用10槽机架，温度卡为C200H-TC103共5块，DI卡为C200H-ID212共5块，DO卡为C200H-0C225共2块，AI卡为C200H-AD003共2块，AO卡为C200H-DA004共3块，（具体安装及配置见附录）。触摸屏选用台湾WEINTEK 公司的MT510S。变频器选用ABB公司的ACS800系列产品，低压元气件选用施耐德公司的产品。
2.2 柜体设计
考虑到变频的发热及现场的条件，把变频器和部分低压电器放在空调室内，现场柜内放置PLC及触摸屏。
2.3 信号设计
考虑到安全起见，DI/DO点采用DC24V，AI/AO点采用4～20mA。
2.4 连接
触摸屏与PLC连接通过RS232接口相连。
3、地址
3.1 开关量的地址
开关量地址是按插槽的位置决定地址，在CPU机架上由左向右为0-9，在扩展机架上由左向右为10-19。比如插C200H-ID212在CUP机架的第一个插槽，其输入地址为0.00-0.15，插C200H-OC225在扩展机架的第四个槽，其输出地址为13.00-13.15。
3.2 热电阻输入及AI/AO点地址
热电阻和AI/AO 模块上有一个拨盘开关标明0-F共15个位。当拨盘拨到0-9时的地址为10-19，拨到A-F时的地址为40-45。比如将TC103热电阻模块拨到“1”位置时，由于热电阻输入为2点输入，根据热电阻的定义规则，地址为113和114。如果C200H-AD003卡/C200H-DA004卡拨到“1”位置，地址为111-118。
3.3 内存地址
DM为PLC的内存地址，外部数据可以通过DM存储到PLC的CPU中。
4、程序设计
4.1 根据工艺流程，主要程序设计如下：
4.1.1 工艺设备条件：断丝开关1-4闭和或触摸屏上断丝旁路开关（250.00） 闭合，断丝开关中间继电器（200.00）闭和；堆丝开关1-2闭合，堆丝开关中继（200.01）闭合；门限开关1-2闭合，牵引辊门中继（200.02）闭合；当捕结开关（3.10）动作后即使再闭和，置位中继（200.03）也不会闭和，必须置位按钮（1.13）闭和后，置位中继（200.03）动作，这时即使置位按钮（1.13）释放，（200.03）也不会释放，除非复位开关3.10闭和；入口辊限位（1.04）、入口辊门限位（1.06）、出口辊限位（1.05）、出口辊门限位（1.07）、罗拉位置检测（0.04）、急停限位（1.10）闭合后，限位正常中继（200.04）闭合。
4.1.2 手动引丝控制：当入口辊互锁继电器（200.06）、出口辊互锁继电器（200.07）、捕结复位（200.03）、牵伸油泵运行正常（200.09）闭和后，满足了牵伸电机点动条件，牵伸点动条件（200.08）闭和，再当牵伸风机电源正常（3.00）和触摸屏上牵伸点动允许条件满足，闭和点动开关（1.08/1.09），牵伸机开始点动。
4.1.3 当各系统电源正常时，变频器正常时，内部设备正常继电器（200.12）闭和，牵伸点动条件满足，卷曲油泵运行正常，全机点动继电器（200.13）闭和，满足全机点动条件后，按点动按钮（0，08/0.11）全机点动运行。
4.1.4 整机开车：当低速条件满足时，按下整机低速按钮（0.09/0.12），低速运行继电器（201.00）置位，系统低速运行。高速运行相似，不再说明见附录PLC梯行图。
5、结束语
本系统经改造完成后，由于采用了触摸屏的形式，由于在PLC输入点的使各输入点尽可能的细，使故障在触摸屏上显示，一般的故障操作工能够自己处理，即使是电气仪表专业人员到现场，由于有很好的故障提示，使得维修得心应手。由于采用了PLC控制大大减少了故障率。
参考文献
[1]可编程序控制器原理及应用 机械工业出版社.
[2]OMRON 公司提供资料.
[3]OMRON C200HX/C200HG/C200HE编程手册.
[4]C200H-TC温度控制单元操作手册.
[5]C200H模拟I/O模块操作手册.
关键词：水洗牵伸机 可编程控制器 故障率
1、可编程控制器的介绍
可编程控制器（Programmable Controller）又简称为PC或PLC，日本电气控制学会曾对可编程控制器做了一个定义：“可编程控制器是将逻辑运算、顺序控制、时序、记数以及算术运算等控制程序，用一串指令形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制的装置。”
1.1 PLC的组成
PLC的基本组成部分包括CPU、存储器和I/O系统三个部分。
1.2 PLC的特点
1.2.1 功能完善
PLC的输入/输出功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出。
1.2.2 模块化结构，硬、软件开发方便
PLC的硬件结构全部采用模块化结构，可以适应大小规模不同、功能复杂程度及现场环境各异的各种控制要求。硬件系统安装方便，接线简单，连接可靠，为控制系统的硬件设计提供了方便、快捷的途径，可以大大缩小硬件系统的开发周期。
1.2.3 操作方便，维护、改造容易
PLC的输入/输出系统能够直观地反映现场信号的变化状态，PLC还能够通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态、电源状态等均有醒目的指示，非常有利于运行、维护人员监视系统的工作状态。
1.2.4 性能稳定，可靠性高
PLC产品都有其严格的技术标准，这些标准保证了PLC在恶劣的工业环境下的正常运行。它在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模件均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路，在机械结构上对耐热、防潮、防尘、抗振等都有精心考虑。所有这些使得PLC具有较好的性能和较高的可靠性。一般平均无故障时间可达几万小时以上。另外，PLC还具有较完善的自诊断、自检测功能。
本课题中重点介绍系统PLC控制系统，对触目屏、变频器使用部分不作介绍。
2、硬件设计
2.1 统概况
根据工艺流程图和实际情况，统计开关量输入点为90点左右，开关量输出点为28点左右，热电阻10点，模拟量输入点13点，模拟量输出点18点左右。
根据统计PLC的规模，选用OMRON 公司的C200Hα系列产品。CPU 为C200HG CPU63，电源为AC220V适配电源，考虑到今后扩展的可能，CPU机架和扩展机架选用10槽机架，温度卡为C200H-TC103共5块，DI卡为C200H-ID212共5块，DO卡为C200H-0C225共2块，AI卡为C200H-AD003共2块，AO卡为C200H-DA004共3块，（具体安装及配置见附录）。触摸屏选用台湾WEINTEK 公司的MT510S。变频器选用ABB公司的ACS800系列产品，低压元气件选用施耐德公司的产品。
2.2 柜体设计
考虑到变频的发热及现场的条件，把变频器和部分低压电器放在空调室内，现场柜内放置PLC及触摸屏。
2.3 信号设计
考虑到安全起见，DI/DO点采用DC24V，AI/AO点采用4～20mA。
2.4 连接
触摸屏与PLC连接通过RS232接口相连。
3、地址
3.1 开关量的地址
开关量地址是按插槽的位置决定地址，在CPU机架上由左向右为0-9，在扩展机架上由左向右为10-19。比如插C200H-ID212在CUP机架的第一个插槽，其输入地址为0.00-0.15，插C200H-OC225在扩展机架的第四个槽，其输出地址为13.00-13.15。
3.2 热电阻输入及AI/AO点地址
热电阻和AI/AO 模块上有一个拨盘开关标明0-F共15个位。当拨盘拨到0-9时的地址为10-19，拨到A-F时的地址为40-45。比如将TC103热电阻模块拨到“1”位置时，由于热电阻输入为2点输入，根据热电阻的定义规则，地址为113和114。如果C200H-AD003卡/C200H-DA004卡拨到“1”位置，地址为111-118。
3.3 内存地址
DM为PLC的内存地址，外部数据可以通过DM存储到PLC的CPU中。
4、程序设计
4.1 根据工艺流程，主要程序设计如下：
4.1.1 工艺设备条件：断丝开关1-4闭和或触摸屏上断丝旁路开关（250.00） 闭合，断丝开关中间继电器（200.00）闭和；堆丝开关1-2闭合，堆丝开关中继（200.01）闭合；门限开关1-2闭合，牵引辊门中继（200.02）闭合；当捕结开关（3.10）动作后即使再闭和，置位中继（200.03）也不会闭和，必须置位按钮（1.13）闭和后，置位中继（200.03）动作，这时即使置位按钮（1.13）释放，（200.03）也不会释放，除非复位开关3.10闭和；入口辊限位（1.04）、入口辊门限位（1.06）、出口辊限位（1.05）、出口辊门限位（1.07）、罗拉位置检测（0.04）、急停限位（1.10）闭合后，限位正常中继（200.04）闭合。
4.1.2 手动引丝控制：当入口辊互锁继电器（200.06）、出口辊互锁继电器（200.07）、捕结复位（200.03）、牵伸油泵运行正常（200.09）闭和后，满足了牵伸电机点动条件，牵伸点动条件（200.08）闭和，再当牵伸风机电源正常（3.00）和触摸屏上牵伸点动允许条件满足，闭和点动开关（1.08/1.09），牵伸机开始点动。
4.1.3 当各系统电源正常时，变频器正常时，内部设备正常继电器（200.12）闭和，牵伸点动条件满足，卷曲油泵运行正常，全机点动继电器（200.13）闭和，满足全机点动条件后，按点动按钮（0，08/0.11）全机点动运行。
4.1.4 整机开车：当低速条件满足时，按下整机低速按钮（0.09/0.12），低速运行继电器（201.00）置位，系统低速运行。高速运行相似，不再说明见附录PLC梯行图。
5、结束语
本系统经改造完成后，由于采用了触摸屏的形式，由于在PLC输入点的使各输入点尽可能的细，使故障在触摸屏上显示，一般的故障操作工能够自己处理，即使是电气仪表专业人员到现场，由于有很好的故障提示，使得维修得心应手。由于采用了PLC控制大大减少了故障率。
参考文献
[1]可编程序控制器原理及应用 机械工业出版社.
[2]OMRON 公司提供资料.
[3]OMRON C200HX/C200HG/C200HE编程手册.
[4]C200H-TC温度控制单元操作手册.
[5]C200H模拟I/O模块操作手册.