S 1500 PLC和RKC温控模块在螺杆挤压机中的应用

何怡茂

湖南省邵阳纺织机械有限责任公司(中国)

1 概述

螺杆挤压机是间接纺的重要生产设备，其作用可以归纳为物料的输送、固体物料的熔融和对熔体的混合。在纺丝行业，根据物料的熔融特性，螺杆挤压机可分为瓶片螺杆挤压机和切片螺杆挤压机。前者以塑料瓶为主要原料进行生产，由于中国对进口洋垃圾严厉打击，塑料瓶片原料减少，瓶片螺杆挤压机市场萎缩，切片螺杆挤压机市场显著增大。随着国内市场行情的发展，对螺杆性能要求不断提高，因而对螺杆的电气控制要求更加严格。

目前主流纺丝生产线中的控制系统大多数采用上位机、可编程逻辑控制器(PLC)及现场控制设备的控制系统。上位机通过PLC与RKC温控模块的通讯控制，完成对螺杆温度、电机速度、电流及压力的设定/监控及其相关参数的记录。Modbus通讯是标准、开放、用户可以免费使用的总线协议，目前广泛应用于工业领域。本文介绍了西门子 S 1500与RKC温控模块的Modbus RTU通讯在螺杆挤压机中的应用。

2 通讯的配置及实现方式

2.1 系统配置

系统由RKC温控模块、铂热电阻、固态继电器、电加热器、上位机带CP 1613网卡、S 1500 PLC及报警器等部分组成，结构如图1所示。用RKC温控模块分别控制1套螺杆、8个加热区、1个滤后压力和1个滤前压力显示装置。

图1 系统配置图

RKC温控模块采用RS 485通讯，支持Modbus RTU通讯协议和ASCII通讯协议，温度控制稳定时间短，响应速度快，专业性强，智能化程度高，使用方便。1个RKC温控模块有4路输入、4路PID及4路输出，与PLC功能模块相比，具有性价比高、程序编写简单、现场调试简单等特点。RKC温控模块在螺杆挤压机中的应用主要是控制调节螺杆挤压机的温度、压力和螺杆挤压机的转速，并显示熔体输送系统的温度与压力。可通过对RKC温控模块参数的修改，对螺杆挤压机的温度、压力进行精确控制，以满足化纤纺丝生产线的工艺要求，确保化纤产品生产质量。

2.2 PLC硬件配置

用CPU 1511-1 PN作Profinet主站，通过鼎实科技的PROFINET转MODBUS协议网关作Profinet从站或Modbus主站，RKC温控模块作Modbus从站，如图2所示。

图2 PLC的硬件配置图

本文中RKC温控模块的Modbus RTU通讯协议采用的数据结构如下：无校验、8位数据位、1位停止位；波特率为9 600。在鼎实科技PROFINET转MODBUS协议网关中，相应设定如图3如示。

1个RKC温控模块的4路测量值(PV)的Modbus RTU通迅寄存器地址分别为0、1、2和3；4路设定值(SV)的Modbus RTU通迅寄存器地址分别为142、143、144和145；RKC温控模块PV和SV的通迅寄存器地址连续，在读写命令时，可以方便地一次性读写4路通道的PV和SV值，鼎实科技网关中读、写命令的硬件配置分别如图4和图5所示。

图3 鼎实科技网关的硬件配置图

图4 鼎实科技网关中的读命令硬件配置图

图5 鼎实科技网关中的写命令硬件配置图

图4和图5中的Modbus No为RKC温控模块的Modbus地址，Start address为RKC温控模块的Modbus寄存器地址开始值。

2.3 RKC温控模块设置

RKC温控模块通信设置如图6如示。

2.4 程序设计

程序具有读取PV值和改写SV值的双重任务。RKC温控模块在Modbus RTU通迅中采用数字形式(图4和图5)，要求为整型数据，而在上位机显示为实数，因而在S 1500程序中需进行数据处理，这由FC 131子程序实现，如图7所示。

图7 FC 131子程序

在FC 31中调用FC 131，IW 600通过FC 131处理后送到DB 31.DBD4中，为螺杆1区的实际温度；DB31.DBD0通过FC 131处理后送到QW 600，将螺杆1区的温度设定送入RKC温控模块中，如图8所示。

图8 FC 31程序

最后在S 1500的组织块OB 1中调用FC 31，并将W#16#F送到鼎实科技网关控制字QW10(图4)中，启动鼎实科技网关运行，如图9所示。

图9 OB 1组织块

3 结语

S 1500通过鼎实科技的PROFINET转MODBUS协议网关与RKC温控模块通迅实现对螺杆机的控制，具有以下优点：

——不需要复杂编程，应用简便；

——MODBUS协议中的地址、功能码、循环冗余(CRC)校验都只需配置鼎实科技网关硬件(图4和图5)，不需在程序中作任何处理，方便实现连接通信；

——用户可依照PROFINET通信数据区和MODBUS通信数据区的映射关系，实现PROFINET到MODBUS 之间的数据透明通信。

总体而言，S 1500 PLC和RKC温控模块在化纤纺丝生产线中的螺杆机上可取得很好的应用效果。