艾默生EC10系列PLC在砌塊成型機上的應用

摘要：本文詳細介紹了利用艾默生EC10 PLC在砌塊成型機中的應用，通過此次應用，加強了砌塊成型機的自動控制水平，同時提高了設備預防性維修水平。
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.
關鍵詞：建筑材料 砌塊機PLC 變頻器 砌塊成型機
KEY WORDS：Architecture Material Brick Machine PLC Inverter Brick Mouiding

一 引言

由于建筑行業的迅猛發展，對于各種型號的磚構件需求量日益加大。用于建筑業的磚構件原材料粘土日益減少，而且土地回生能力很弱，原先制磚對土地支持消耗巨大；并且實心紅磚產品型號單一，難以滿足各種場合的應用要求。

砌塊成型機可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、陶粒、膨脹珍珠巖等工業廢料加工成各種新型墻體材料。生產出的磚、空心砌塊不用燒結，節約國家土地，煤炭，無污染，能提高工程速度，減輕樓體重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏涼，抗風化，原來來源豐富，質量好且生產工藝簡便，投資少見效快，適應性廣，前景廣闊等優點。

磚機設備上已經大量使用了電氣自動化設備，很多設備都由原先的手動生產發展到全自動生產，不但提高了設備的技術含量，而且提高了自動化生產的工作效率。

二、工藝介紹

砌塊成型機的工藝主要由四個部分構成：

1）、液壓系統：

液壓系統的主要功能在于控制模具的模頭、模箱的升降。使用液壓系統可以有效的平穩加壓，避免設備有太大的沖擊力。

2）、主機：

主機的整個機架焊接而成，其中模具采用線切割加工工藝制造，保證砌塊磚光滑無毛刺，尺寸精準，對于振動電機，目前行業中部分客戶使用普通電機，還有一些客戶使用的是變頻器來帶載電機，有效的提高了由于頻繁起停造成的電機燒毀的情況。提高了系統的可靠性。

3）、出磚輸送帶：

出磚部分主要功能是將成品磚送離砌塊機。在出磚部分還有掃灰電機，它的主要作用是清理成品磚上的廢料，當磚頭涼干后就不會有廢料粘面而且保持磚頭的清潔。

4）、模具

根據客戶的不同需求，可以搭配有多種的模具，選用不同的模具可以生產出不同要求的砌塊形磚，適合各種場合的應用。

三、技術方案

3.1、方案框圖

a）、該技術方案采用HMI＋PLC＋MDI的方式.
b）、目前的砌塊成型機PLC的點數是控制在60點即可。采用艾默生EC10系列60點主模塊，不需要擴展模塊，剛好滿足客戶需求。
c）、變頻器該客戶選用某品牌的通用型變頻器。主要做調速使用。
d）、HMI該客戶選用臺灣威倫的產品。
e）、觸摸屏和PLC進行連接，PLC控制變頻器的頻率更改和頻率設定，PLC和變頻器
通訊采用標準的MODBUS協議。該變頻器控制生產電機運行頻率，以達到調節生
產效率。

3.2、程序設計

此次編程采用順序功能圖（Sequential Function Chart），利用順序功能圖的過程劃分和步驟間轉換功能。可將程序段進行模塊化自由組合。

由于順序功能圖編程具有直觀和流程化的特點，分解后的每一步驟和每個轉換條件都為相對簡單的程序過程，在順序控制領域應用比較廣泛。

經過對工藝的了解可以分為以下幾個部分：

本機分兩種工作方式：手動、自動。開機前先選擇手動方式，手動按鈕全部為單鍵啟停按鈕，按一下為啟動，再按一下為停止或到位開關自停。在人機界面手動畫面里有“取消互鎖”的觸摸鍵，打開時為灰色，這時互鎖制約取消，此時各按鈕為點動模式，方便調試機臺，各限位開關都調整好時一定要關閉該鍵以恢復互鎖制約。

這對保護機臺安全至關重要，關閉時該鍵為白色。啟動油泵后，手動測試壓頭、?？?、料車、送板、成品、輸送動作全部正常后，設定好生產模數、布料次數、進退布料時間，將手動/自動開關置于自動位置，按壓自動開始或觸摸屏啟動鍵，成型機即按預先設定程序走下去，直到達到生產模數或按停止結束。

3.3、PLC通訊協議設置

EC10系列PLC主模塊提供了兩個串行異步通訊端口，分別為PORT0和PORT1。通訊口特性如表所示。

3.4、HMI通訊設定

WINVIEW端需要設置好通信口的格式，設置界面如下

觸摸屏因其能夠實時、形象且生動的顯示當前設備的運行信息而在工業上得到廣泛的應用。

A）、觸摸屏和PLC的連接通過RS232端口進行，PLC的類型選擇EMERSON PLC EC20[PDS V2.50].
B）、觸摸屏作為主站PLC作為從站，采用MODBUS主從式協議進行通訊，PLC從站地址選擇為2，觸摸屏主站地址設置為1.
C）、觸摸屏和PLC的通訊串口都設置成
波特率：9600 奇偶校驗：偶校驗
數據位：8 停止位：1

砌塊成型機的畫面如下：

可以在觸摸屏上對砌塊成型機的手動、自動狀態、流量壓力、延時進行設置，也可以顯示當前的信號狀態。

這些窗口均較為生動反映了當前設備的運行信息，通過觸摸屏的應用，我們能夠實現系統實時監控，并在下一級應用中間將之納入到設備管理系統監控系統中間去，為設備優化提升進一步空間。

3.5、變頻器通訊協議設定

變頻器采用某品牌的通用型變頻器，PLC通過MODBUS協議進行通訊。

變頻器頻率給定通過PLC給定方式，變頻器支持MODBUS協議，可與EC10 PLC組成485網絡，PLC采用通訊口1作為和變頻器通訊的端口，采用通用的MODBUS RTU主從協議進行通訊，PLC主站設置為1，變頻器從站設置為2。

以下為PLC主站設置：

變頻器端通信參數設置：

某品牌通訊協議：

變頻器是采用一種異步串行的主從MODBUS協議，該通訊協議的數據格式分為RTU（遠程終端單元）和ASCII模式兩種通訊格式。
和艾默生EC10通訊采用MODBUS RTU方式進行通訊。RTU模式中，每個字節的格式如下：

編碼系統：8位二進制，十六進制0～9、A～F每個8位的幀域中，包含兩個十六進制字符。

在RTU模式中，幀總是以3.5個字節的傳輸時間靜默，作為開始。RTU的數據格式為：

按照某品牌變頻器的通訊說明，通用的變頻器的功能碼如下：

幀格式為：站號 功能碼（03H） 起始地址高位 起始地址低位 數據個數高位 數據個數低位 CRC低位 CRC高位

所以，如果上位機通訊讀取變頻器頻率的協議幀如下：

艾默生PLC通訊：

通訊組幀功能部分，通過字數據傳輸指令（MOV）可以將數據組成通訊幀，從D302開始到D307結束。艾默生的MODBUS協議自動在通訊幀的后面加了CRC校驗，不需要使用者計算CRC校驗。

SM135：通訊口1的MODBUS的通訊完成
SM124：串口1空閑標志
SM136：通訊口1的MODBUS的通訊錯誤

利用標志位進行通訊互鎖，MODBUS指令發送數據串，接收數據放入D7970中。

四、總結

通過模塊化的編程與PLC雙通信口的功能，把一個中型機的功能在小型機上就輕易實現了，實現了砌塊成型機工藝要求的全部功能，并降低了客戶的成本。

參考文獻
[1] 艾默生PLC編程參考手冊
[2] 艾默生EC10用戶手冊