ABBAC500系列PLC在报印机自动给纸控制系统的应用

陈文山

摘要：当前，可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心装置。本文阐述了ABB公司的AC500系列PLC在报纸印刷机自动给纸控制系统的应用，介绍了系统的构成、软硬件的配置及网络通迅。

关键词：报纸印刷机；PLC；Ethernet；Profibus通讯；触摸屏

1.引言

随着我国社会经济的不断发展，报业企业内部的竞争也在日益加剧，由于报纸印刷对时效性的要求比较高，时效性也就成为决定报业印刷企业综合竞争实力的重要指标之一。保证印刷机电气控制系统的稳定性、提高印刷机的印刷速率将成为决定时效性的关键因素。众所周知，印刷行业因其油墨多，纸尘大等恶劣环境，为确保印刷机的稳定性及时效性，我们选用了基于PLC(可编程控制器)控制的自动给纸系统。因为PLC已经成为现在各行业电气控制系统中应用最为广泛的核心设备,是特别针对复杂和恶劣的工业环境下应用而设计的程序控制处理器。

其具有以下的优点:不单能准确完成复杂的逻辑控制,还能实现各种繁琐的顺序或定时的闭环控制功能;并且外形体积小,工作稳定性好、可靠性能高,还具备很强的抗干扰能力,能长时间在恶劣的工作环境下,安全、可靠地不间断工作;PLC使用模块式结构,由框架和各种类型的模块组成,模块结构配置灵活,装配简单,方便于扩展和维护;并可以根据用户不同的需求配置MB+、RS232C、RS485、Ethernet、Profibus-DP等各种通讯接口和处理模块,方便与第三方和各级管理层进行实时的数据通讯等。

2.报纸印刷机自动给纸系统概述

轮转印刷机具有印刷速度快的特点，所以当前报纸印刷机主要都是辊筒轮转印刷机。广州日报印务中心其中两台印刷机是瑞士WIFAG公司的OF370GTD辊筒轮转印刷机。其主要由自动给纸系统、印刷单元、翻纸单元和折页单元等部分构成。新闻纸先由给纸系统输送到印刷单元印刷图文，然后再传送到翻纸单元。翻纸单元根据不同版面的需要，把每个版面排序好，然后再传送到折页单元折叠，最后裁切成一份报纸送出来。整个报纸印刷系统工艺设计先进，自动化程度高，控制系统复杂。本文主要介绍自动给纸系统由原来的Wifag公司的老旧的控制系统升级为ABB公司的最新系统。

自动给纸系统是基于PLC控制的电气系统，除了能实现生产现场的运行过程基本控制、各类型的信号采集和大量的数据处理外,还可将变频器加入到PLC网络中,实现PLC与变频器之间的数据交换,通过PLC直接控制变频器的运行,控制总线协议采用Profibust和工业以太网协议。还有一个触摸屏提供HMI人机界面，通过Modbus网络与PLC通信，主要面向操作员操作相关指令、监控设备系统的运行情况、查看报警记录以及提供简单的维护和校准等。

3.系统硬件配置

本自动给纸系统选用ABB公司产品主流可编程逻辑控制器中的AC500系列PLC。AC500采用模块化设计,支持多种通讯协议标准,如:Ethernet、Profibus、RS232C等。PLC硬件配置为:

①CPU处理模块:本系统选用ABB公司的AC500M系列PLC的PM590CPU模块,在CPU上带有:2个自集成的串行通讯接口和1个可配置各种CF卡的扩展口,CPU模块的底板本身集成1个以太网接口,满足与两台工业计算机之间的通讯,并留有通信模块接口、I/O（输入/输出）总线和FieldBus接口。

②本地扩展:DC522开关量输入输出模块2个，CM579Profinet通信模块1个。

③远程扩展:WAGO750-377Profinet通信模块3个，FENA-11Profinet通信模块3个，WAGO750-402开关量输入模块18个,WAGO750-504开关量输出模块17个,WAGO750-504模拟量输出模块1个，ACSM1变频器3个,CP635触摸屏1个。

④通讯连接:除了CP635触摸屏与PLC连接是ModbusoverTCP/IP之外，其他所有本地、扩展模块通过Profibus通讯模块连接,保证网络中模块的通讯传输速率。

如下图1和图2所示,为本自动给纸系统的PLC系统的硬件配置和通讯网络结构。

图1

图2

4.系统通讯网络

4.1PLC与变频器之间的通讯

PLC与变频器之间选用Profibus-DP通讯协议,Profibus-DP是广泛应用的一种协议、主要用于现场级的主从通信,实现现场级控制系统与分布式I/O及其它现场级设备之间的通信(它有极好的抗电磁干扰性能)。为每台变频器配备适用Profibus-DP通讯协议的卡件,选用FENA-11作为ACSM1系列变频器Profibus-DP现场总线适配器。

4.2PLC与触摸屏CP635之间的通讯

PLC与触摸屏CP635之间通讯采用ModbusoverTCP/IP。

4.3PLC与工业计算机之间的通讯

PLC通过工业以太网协议建立与工业计算机的网络连接。

4.4变频器速度给定

ACSM1变频器速度给定，是由FEN-11模块件，通过RS485总线接收来自印刷单元的同步速度信号。

5.系统软件配置

5.1AC500系列PLC的编程软件

ABB公司的AC500系列PLC的编程软件为ControlBuilderPlus，支持五种不同的编程语言:功能块(FBD)；语句表(IL)；梯形图(LD)；结构文本(ST)；顺控图(SFC)。本软件可以实现AC500系列PLC系统的全部功能设置,不仅包括本身的总线通讯接口,而且还有全面的可视化调试工具,强大的自诊断功能,实时的报警处理和开放的数据接口。

5.2ACSM1变频器应用软件

ABB公司的ACSM1系列变频器应用软件工具有DriveStudio和DriveSPC两个可视化调试工具。通过DriveStudio应用软件，可以对ACSM1变频器进行下载或保存参数设置以及监测数据等操作。而通过DriveSPC应用软件，则可以对ACSM1变频器的逻辑运算进行下载、保存或修改等操作。

5.3CP635触摸屏应用软件

CP635触摸屏用PanelBuilder600Studio软件设计了标准的HMI人机界面,画面主要包括分配/引纸、印前准备、接纸步骤、运行数据、纸卷类型配置和维修等六大类显示或操作界面。

6.结语

本论文通过PLC硬件配置和网络通讯构成等几个方面,简单介绍ABB公司的AC500系列PLC在报纸印刷机自动给纸系统中的实际应用,该控制系统功能全面,性价比高,PLC控制充分发挥了其通讯可靠、配置灵活多样、编程简易和可现场调试等优点,将给纸机构的变频器接入PLC系统Profibus-DP网络中,极大地加强了广州日报印务中心印刷机控制系统的稳定性和时效性。

参考文献：

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[2]段纯.印刷电气控制与维护[M].北京:印刷工业出版社,2011.

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