引言： 
        當今，科學技術(shù)正以史無前例的速度向前飛躍，無論機械或設(shè)備都在迅速地采用自動化技術(shù)?？删幊坛绦蚩刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，簡稱PLC）是計算機技術(shù)與繼電器邏輯控制技術(shù)相結(jié)合的一種新型控制器。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，可以直接用于具有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。PLC技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，立即引起了全世界的廣泛關(guān)注，隨著PLC技術(shù)的日益成熟，越來越多的應(yīng)用到了機械制造領(lǐng)域。本機選用的是MITSUBISHI公司的FX2N系列PLC，F(xiàn)X2N是FX系列PLC中功能較強、速度較快的微型PLC。它的基本指令執(zhí)行時間高達0.08us，存儲程序可達8K步，有很強的數(shù)學指令集，有多種特殊功能模塊和功能擴展板，支持最大256個I/O點。FX2N價格相對較低，性價比較高，得到了廣泛的應(yīng)用。

1．改造背景 
        國內(nèi)有大量20年前從歐洲進口的罐蒸機，由于使用年頭較長，很多機器都出現(xiàn)了一些問題而不能使用，機器不能運行基本上都是由用于核心控制的電路板損壞造成的，對于這些老式電路板的使用，現(xiàn)在很少有人精通，修理、改造風險很大。進行升級改造的罐蒸機是意大利TMT公司85年生產(chǎn)的PF2000型罐蒸機。85年投入使用，由于電氣老化2000年左右邏輯控制部分出現(xiàn)嚴重損壞，原邏輯控制電路板無法修復(fù)使用。由于原機所帶的邏輯控制電路板多年前就已停產(chǎn)，無法買到原件進行更換，所以一直停用到2007年6月。其間聯(lián)系過意大利TMT公司，該公司表示該機型早已停產(chǎn)多年，以無所需的配件，但是可以運回意大利原廠進行修理，不過所需維修費用昂貴，所以沒有采納。此設(shè)備機械部分狀態(tài)良好，但電器部分老化嚴重，其中邏輯控制電路板已經(jīng)無法修復(fù)。此機器丟之可惜，但又無法修復(fù)使用，所以放置了六、七年之久。


2．改造思路
        本臺設(shè)備由于使用時間較長，原設(shè)備上的邏輯控制電路板已經(jīng)損壞，且無法進行修復(fù)。部分電氣已經(jīng)老化，特別是有些特殊的部件損壞后國產(chǎn)件無法代替，損壞部件還要依賴進口，成本高、周期長。原有機械部分的器件保存比較完好，無需換件。通過對現(xiàn)場設(shè)備的調(diào)研和分析，決定采用可編程能力較強，可靠性較高，抗干擾能力較強的PLC（Programmable Logic Controller 可編程控制器）控制器取代設(shè)備上原有已經(jīng)損壞的邏輯控制電路板。對電氣部分進行比較徹底的檢查，將已經(jīng)老化的電氣部件逐一替換，對于那些已經(jīng)損壞而又很難采購的特殊的電氣部件，根據(jù)實際情況針對性地開發(fā)相應(yīng)的電氣部件進行替換。機械器件由于保存較好，基本不用更換，只需做簡單的維護即可。

3．改造過程
        整個改造過程主要分為以下5個階段：

(1) 設(shè)備檢測階段：對設(shè)備現(xiàn)場進行檢測，檢查機械器件、電氣部分的電路和氣路是否完好，并進行詳細地記錄，完成可行性分析。
(2) 改造準備階段：分析檢測記錄，制定改造方案。根據(jù)改造方案對機柜重新布線，并用PLC控制器取代設(shè)備上已經(jīng)損壞的邏輯控制電路板。
(3) 分步調(diào)試階段：對整臺設(shè)備的各個機械動作進行分步驟調(diào)試，調(diào)試過程中對相應(yīng)的程序進行修改，對已經(jīng)損壞的器件進行替換。
(4) 整機調(diào)試階段：對設(shè)備做整體運行調(diào)試，從而進一步修改和完善控制程序，實現(xiàn)改造的各項技術(shù)指標。
(5) 后期整理階段：完成設(shè)備改造的掃尾工作并對相關(guān)資料進行整理。

4．電氣部分的改造
        本設(shè)備邏輯控制部分改造所應(yīng)用的器件主要如下：

(1) 可編程控制器基本單元FX2N-128MR。
(2) 可編程控制器擴展模塊FX2N-16EYR。
(3) 可編程控制器擴展模塊FX2N-16EX。
(4) 12V繼電器板組。
(5) 大功率24V電源。

        根據(jù)改造方案對機柜重新進行布線。重新布線時盡量減少對原有線路的改動，保留原有線號，新加的線路重新標注線號。用PLC以及相關(guān)元器件取代設(shè)備上已經(jīng)損壞的邏輯控制電路板。合理安排機柜內(nèi)的空間，優(yōu)化線槽擺放的位置。邏輯控制部分布局示意圖如圖1所示。

                                            圖1 邏輯控制部分布局圖

5．軟件設(shè)計
        罐蒸機的控制程序按罐蒸機的工作過程分模塊進行編寫，模塊主要由以下4部分組成：

(1) 機械控制部分
1、布軸裝入小車
2、布軸裝入星型架
3、小車入罐
4、小車出罐
5、蒸罐關(guān)門
6、蒸罐開門
7、星型架的旋轉(zhuǎn)
8、罐蒸過程開始

(2) 罐的工藝部分
1、A、B工藝
2、工藝1、2、3、4四種循環(huán)
3、BEGINNING、BEGINNING+END、END

(3) 進布退卷部分
1、I速度功能
2、II速度功能
3、III速度功能
4、喂給功能
5、退卷功能
6、急停功能

(4) 張力控制部分
1、手動張力控制
2、自動張力控制


        整個罐蒸機的工作過程如下：準備蒸的呢坯通過卷繞—〉星型架旋轉(zhuǎn)—〉入罐—〉罐蒸—〉出罐—〉星型架旋轉(zhuǎn)—〉退卷完成整個蒸呢工藝。其中罐蒸過程是整個工藝的核心。

        罐蒸工藝主要包括以下七步：1.罐內(nèi)抽真空2.對呢坯給濕3.加熱加壓4.外進內(nèi)流5.內(nèi)進外流6.抽氣減壓7.機外抽冷。根據(jù)A、B工藝的選擇，1、2、3、4四種循環(huán)方式的選取，BEGINNING、BEGINNING+END、END蒸罐抽真空的先后，可以實現(xiàn)24種不同的蒸呢工藝。圖2為選擇工藝A、循環(huán)方式(1、2、3、4)、抽真空模式為BEGINNING+END的工藝流程示意圖。


                                                            圖2 入罐、罐蒸、出罐流程示意圖


        卷繞和退卷是同時進行兩個不同過程，準備蒸的呢坯通過卷繞卷入帶布內(nèi)，同時蒸呢完畢呢坯通過退卷從帶布中放出。圖3為卷繞流程示意圖圖，4為退卷流程示意圖。