引言： 
        當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)正以史無(wú)前例的速度向前飛躍，無(wú)論機(jī)械或設(shè)備都在迅速地采用自動(dòng)化技術(shù)?？删幊坛绦蚩刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是計(jì)算機(jī)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(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于具有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。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(lái)越多的應(yīng)用到了機(jī)械制造領(lǐng)域。本機(jī)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(qiáng)、速度較快的微型PLC。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08us，存儲(chǔ)程序可達(dá)8K步，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集，有多種特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，支持最大256個(gè)I/O點(diǎn)。FX2N價(jià)格相對(duì)較低，性?xún)r(jià)比較高，得到了廣泛的應(yīng)用。

1．改造背景 
        國(guó)內(nèi)有大量20年前從歐洲進(jìn)口的罐蒸機(jī)，由于使用年頭較長(zhǎng)，很多機(jī)器都出現(xiàn)了一些問(wèn)題而不能使用，機(jī)器不能運(yùn)行基本上都是由用于核心控制的電路板損壞造成的，對(duì)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(fēng)險(xiǎn)很大。進(jìn)行升級(jí)改造的罐蒸機(jī)是意大利TMT公司85年生產(chǎn)的PF2000型罐蒸機(jī)。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(yán)重?fù)p壞，原邏輯控制電路板無(wú)法修復(fù)使用。由于原機(jī)所帶的邏輯控制電路板多年前就已停產(chǎn)，無(wú)法買(mǎi)到原件進(jìn)行更換，所以一直停用到2007年6月。其間聯(lián)系過(guò)意大利TMT公司，該公司表示該機(jī)型早已停產(chǎn)多年，以無(wú)所需的配件，但是可以運(yùn)回意大利原廠進(jìn)行修理，不過(guò)所需維修費(fèi)用昂貴，所以沒(méi)有采納。此設(shè)備機(jī)械部分狀態(tài)良好，但電器部分老化嚴(yán)重，其中邏輯控制電路板已經(jīng)無(wú)法修復(fù)。此機(jī)器丟之可惜，但又無(wú)法修復(fù)使用，所以放置了六、七年之久。


2．改造思路
        本臺(tái)設(shè)備由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，原設(shè)備上的邏輯控制電路板已經(jīng)損壞，且無(wú)法進(jìn)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(guó)產(chǎn)件無(wú)法代替，損壞部件還要依賴(lài)進(jìn)口，成本高、周期長(zhǎng)。原有機(jī)械部分的器件保存比較完好，無(wú)需換件。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)研和分析，決定采用可編程能力較強(qiáng)，可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)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(duì)電氣部分進(jìn)行比較徹底的檢查，將已經(jīng)老化的電氣部件逐一替換，對(duì)于那些已經(jīng)損壞而又很難采購(gòu)的特殊的電氣部件，根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)性地開(kāi)發(fā)相應(yīng)的電氣部件進(jìn)行替換。機(jī)械器件由于保存較好，基本不用更換，只需做簡(jiǎn)單的維護(hù)即可。

3．改造過(guò)程
        整個(gè)改造過(guò)程主要分為以下5個(gè)階段：

(1) 設(shè)備檢測(cè)階段：對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，檢查機(jī)械器件、電氣部分的電路和氣路是否完好，并進(jìn)行詳細(xì)地記錄，完成可行性分析。
(2) 改造準(zhǔn)備階段：分析檢測(cè)記錄，制定改造方案。根據(jù)改造方案對(duì)機(jī)柜重新布線(xiàn)，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(duì)整臺(tái)設(shè)備的各個(gè)機(jī)械動(dòng)作進(jìn)行分步驟調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中對(duì)相應(yīng)的程序進(jìn)行修改，對(duì)已經(jīng)損壞的器件進(jìn)行替換。
(4) 整機(jī)調(diào)試階段：對(duì)設(shè)備做整體運(yùn)行調(diào)試，從而進(jìn)一步修改和完善控制程序，實(shí)現(xiàn)改造的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
(5) 后期整理階段：完成設(shè)備改造的掃尾工作并對(duì)相關(guān)資料進(jìn)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(kuò)展模塊FX2N-16EYR。
(3) 可編程控制器擴(kuò)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(duì)機(jī)柜重新進(jìn)行布線(xiàn)。重新布線(xiàn)時(shí)盡量減少對(duì)原有線(xiàn)路的改動(dòng)，保留原有線(xiàn)號(hào)，新加的線(xiàn)路重新標(biāo)注線(xiàn)號(hào)。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(jī)柜內(nèi)的空間，優(yōu)化線(xiàn)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(jì)
        罐蒸機(jī)的控制程序按罐蒸機(jī)的工作過(guò)程分模塊進(jìn)行編寫(xiě)，模塊主要由以下4部分組成：

(1) 機(jī)械控制部分
1、布軸裝入小車(chē)
2、布軸裝入星型架
3、小車(chē)入罐
4、小車(chē)出罐
5、蒸罐關(guān)門(mén)
6、蒸罐開(kāi)門(mén)
7、星型架的旋轉(zhuǎn)
8、罐蒸過(guò)程開(kāi)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(jìn)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(dòng)張力控制
2、自動(dòng)張力控制


        整個(gè)罐蒸機(jī)的工作過(guò)程如下：準(zhǔn)備蒸的呢坯通過(guò)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(gè)蒸呢工藝。其中罐蒸過(guò)程是整個(gè)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(duì)呢坯給濕3.加熱加壓4.外進(jìn)內(nèi)流5.內(nèi)進(jìn)外流6.抽氣減壓7.機(jī)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(shí)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(shí)進(jìn)行兩個(gè)不同過(guò)程，準(zhǔn)備蒸的呢坯通過(guò)卷繞卷入帶布內(nèi)，同時(shí)蒸呢完畢呢坯通過(guò)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。