施耐德 Twido PLC 在大型自动涂装线上的应用分析

1. 概述
    根据生物全降解餐盘的双面防水胶施胶工艺要求和生产纲领，我们为客户设计开发和制造了生物全降解餐盘双面防水胶自动涂装线。本自动涂装线由餐盘落料、3次喷涂、6道烘烤、翻面转运机械手、下料、自动分拣包装、输送链等组成，均需要全自动控制，且调试方便，全线各工艺设备相对独立，I/O点数较多（共约520 I/O点）且分布较散。
   基于以上所述，如采用PLC集中控制，电缆敷设量大，为此我们立足于采用分布控制方式，为实现分布控制，如采用中大型PLC+总线通讯模块与远程I/O模块方式，成本较高，通过对照，施耐德Twido 系列PLC已内置通讯模块，通讯功能较强，能满足控制要求，具有较高的性价比，且施耐德电气能够提供从HMI与PLC、PLC与变频器之间无缝的Modbus串行通讯的低成本成套一体解决方案。
2. 系统硬件配置
    本涂装线电气控制系统有两层构成：上层为综合监控层，主要元件为工业触摸屏，通过MODBUS总线与PLC进行通讯，完成全线设备状态的图形显示及参数设定；下层为控制层，由6套Twido PLC组成，6套PLC相对上层触摸屏均为从站，现场6台PLC分别完成餐盘自动上料、三套自动喷胶系统的喷涂、烘干固化设备的温度，餐盘翻转转运机械手、自动下线、分拣包装和输送链的控制，其中1#PLC通过Modbus总线与驱动两台输送机的变频器进行通讯控制，6#PLC通过Modbus总线与本地工业触摸屏通讯，完成本地设备的操作、参数设定与监控。系统结构如图1所示。

图1 餐盘自动涂装线电气控制系统结构简图
1) 工业触摸屏
    本机选用施耐德公司带以太网通讯口和单色STN的XBTG系列触摸屏各一台，作为图形显示单元，其中一台内置以太网，为以后系统更新留下接口，同步链接Uni-Telway、Modbus 和ModbusTCP/IP等通讯功能。XBTG 终端能够使用VijeoDesigner VJDSPUL 软件在Windows 环境下进行配置和页面设计，通过用Java 语言编写的脚本，在XBT G终端中可处理各种信息。
    触摸屏作为全线中控设备用于：协调6台从站PLC所控制设备之间的协调与数据通讯，从而将全线设备组成一个有机相互关联的控制系统；监控显示全线设备工作状态；提供各个设备的动作统计与维修保养提示与报警；通过密码设定各机构的操作权限等。
2)PLC配置
每套PLC均由直流电源、CPU模块、I/O及通讯模块组成。各PLC主要配置如下表：

   其中为防止电源波动对PLC运行造成的影响，采用隔离变压器和DC24V作为PLC的供电电源和控制电源。
    由于Twido的扩展I/O 驱动较小（16点以上晶体管DO模块驱动能力仅为0.1A），我们选用MosFET管固态继电器板卡（见图2）对PLC的输出放大后再驱动各负载。
    6 台PLC之间的数据交换和关联控制通过上层XBTG触摸屏用Java 语言编写的脚本来完成。全线设有多处紧急停止按钮和安全继电器保护回路，确保操作人员和设备安全。

3) 传动变频器配置
使用施耐德变频器ATV58，进行输送机速度的给定， ATV58变频器内置Modbus通讯接口，1#PLC采用Modibus总线对两台变频器通讯，完成两台输送机的速度同步、运行控制、状态监测。两台输送机的是否完全同步，是本自动喷涂线连续运行的关键，由于机械制造和误差，必须进行速度同步控制，两台输送机的速度和位置通过编码器反馈至1#PLC，由PLC通过PID运算后对两台输送机速度进行微调使之达到完全同步运行。
3. 结束语
本线电控系统具有以下优点：
　　(1) 通过Modbus串行通信完成复杂大型自动涂装线的控制，有效降低成本
(2) 全线运行平稳，生产效率高，自动化控制程度高，具有完善的保护和报警功能等特点。
(3) 人机界面XBTG 和Twido PLC支持Modbus TCP/IP 及CANopen等通信，为以后系统更新留下接口。
(4) 完善的故障检测和报警功能，保证设备运行可靠。