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        可編程控制器在倒角機中的應用分析

        2014-06-26 10:06:39呂玉波
        新媒體研究 2014年10期
        關鍵詞:棒材執(zhí)行機構總線

        呂玉波

        摘 要 主要闡述棒材倒角機的設計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機系統(tǒng)的應用情況。

        關鍵詞 西門子SIMATIC S7-300;可編程控制器;倒角機

        中圖分類號:TM571 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0096-01

        大型車間是特鋼事業(yè)部重要的棒材成材車間,在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺,一直是影響產(chǎn)品外觀形象及質量檔次的重要問題,傳統(tǒng)的人工修磨工藝技術,雖然一定程度上能夠起到改善的作用,但一直不能徹底解決。為此,我廠自行開發(fā)研制了集自動上輥,自動車削,自動記數(shù),自動齊頭,自動打捆為一體的倒角機。為適應現(xiàn)場自動控制的要求,采用了西門子公司先進的s7系列可編程控制器。

        1 設計方案

        系統(tǒng)控制原理:倒角機在棒材生產(chǎn)線中能夠完成自動上輥,自動車削,自動記數(shù),,自動齊頭,自動打捆等動作,自動控制系統(tǒng)相應的基本功能包括:①提供倒角機(車床)所需電源及完成相應電氣動作;②控制液壓傳動系統(tǒng),完成相應動作;③檢測相應工藝狀況及參數(shù);④完成自動連鎖動作控制;⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

        圖1 棒材倒角機工藝流程原理

        棒材倒角機的各種動作主要是由液壓傳動系統(tǒng)和電機實現(xiàn)的,自動控制系統(tǒng)中,由根據(jù)預先編制好的程序指令,輸出各種動作來控制液壓閥或電機及車床,以實現(xiàn)不同的動作功能,同時從現(xiàn)場采集各種狀態(tài)參數(shù),以實時監(jiān)控倒角機的運行。

        2 系統(tǒng)的組成

        2.1 系統(tǒng)基本結構

        根據(jù)自動控制的要求,我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設計結構,使各種獨立的模塊之間可以進行廣泛的組合,易于擴展。整個控制系統(tǒng)主要由六部分組成:現(xiàn)場一次檢測元件和執(zhí)行機構,現(xiàn)場總線I/O,操作機構,CPU,上位機和應用程序。

        一次檢測元件和執(zhí)行機構主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和對倒角機動作的直接控制;現(xiàn)場總線I/O接收一次元件采集到的數(shù)據(jù),傳送至CPU進行處理,并根據(jù)CPU的處理結果輸出控制信號控制執(zhí)行機構;操作機構根據(jù)現(xiàn)場要求給出功能指令;CPU對各種數(shù)據(jù)進行計算處理,并輸出控制信號;上位機完成畫面監(jiān)控;應用程序用來實現(xiàn)CPU和上位機的功能。

        2.2 系統(tǒng)各部分組成

        1)檢測環(huán)節(jié)?,F(xiàn)場檢測元件(傳感器,限位開關,光電開關等)、對各項工藝參數(shù)(壓力、溫度、液位、電流、電壓等等)和定位位置等進行檢測采集,作為系統(tǒng)控制和故障診斷的依據(jù)。

        2)操作機構。通過操作臺或監(jiān)控畫面上的控制鈕給出功能指令,傳至CPU,CPU進行計算處理后,輸出控制信號給執(zhí)行機構。

        3)控制執(zhí)行機構。接收CPU的控制信號,由24V電磁閥控制液壓油路,完成撥鋼,加持,收集齊頭等動作;由電機完成滾道運送,車床車削等功能。

        4)CPU。CPU是整個控制系統(tǒng)的核心部件,選用CPU315-2DP,1塊,它具有大型的程序存儲容量,并有PROFIBUS-DP主/從接口,可以配制成分布的自動化結構,易于今后的系統(tǒng)擴展。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常,并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件,對I/O所采集到的各種信號數(shù)據(jù)進行計算處理,給上位機提供數(shù)據(jù)并接受上位機的操作指令,同時輸出控制信號給I/O來控制執(zhí)行機構完成不同的動作。

        5)工藝監(jiān)控。監(jiān)控功能由工控機帶顯示器來實現(xiàn),監(jiān)控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進行編制,主要包括倒角機整體工藝畫面和動作控制畫面,可以方便地監(jiān)控所有的工藝參數(shù)和運行狀態(tài),并可以直接在畫面上控制倒角機的各個動作。

        6)應用程序。應用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進行編制,程序編寫過程如下:對系統(tǒng)進行硬件配置;設置變量表;編寫子程序;最后編寫主程序,根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對棒材倒角機的手動和自動控制過程。

        3 系統(tǒng)特點

        1)運行穩(wěn)定可靠,兼容性強。自動控制系統(tǒng)的設計采用了先進的現(xiàn)場總線技術,現(xiàn)場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊,與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用,防護等級高,每一個I/O點都有自診斷功能,能夠適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

        2)節(jié)約電纜,減小施工量。現(xiàn)場I/O模塊全部安裝在現(xiàn)場,檢測、控制和執(zhí)行機構的信號直接連接到現(xiàn)場I/O模塊,只需一根總線和一根電源線即可把所有現(xiàn)場模塊與控制室中的CPU連接起來,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通信和控制功能。改變了過去所有現(xiàn)場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式,節(jié)約了大量電纜,并避免了因遠距離敷設大量電纜而增加的施工量。

        3)系統(tǒng)維護簡單方便。設計選型合理,系統(tǒng)的穩(wěn)定性高,故障率低。每個信號點都具有自診斷功能,通過故障指示燈即可快速判斷故障點,及時排除故障。遠距離敷設電纜的減少,幾乎避免了以往常因電纜引發(fā)的故障,使系統(tǒng)維護工作變得更加簡單方便。

        4 效果與效益

        倒角機操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高,具有國內(nèi)領先水平,SIMATIC S7可編程控制器控制設備性能穩(wěn)定,維護方便,既降低了維護人員的勞動強度,又保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定暢行,收到了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

        參考文獻

        [1]段然.可編程控制技術在采樣機控制系統(tǒng)中的應用研究[D].西北工業(yè)大學,2001.endprint

        摘 要 主要闡述棒材倒角機的設計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機系統(tǒng)的應用情況。

        關鍵詞 西門子SIMATIC S7-300;可編程控制器;倒角機

        中圖分類號:TM571 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0096-01

        大型車間是特鋼事業(yè)部重要的棒材成材車間,在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺,一直是影響產(chǎn)品外觀形象及質量檔次的重要問題,傳統(tǒng)的人工修磨工藝技術,雖然一定程度上能夠起到改善的作用,但一直不能徹底解決。為此,我廠自行開發(fā)研制了集自動上輥,自動車削,自動記數(shù),自動齊頭,自動打捆為一體的倒角機。為適應現(xiàn)場自動控制的要求,采用了西門子公司先進的s7系列可編程控制器。

        1 設計方案

        系統(tǒng)控制原理:倒角機在棒材生產(chǎn)線中能夠完成自動上輥,自動車削,自動記數(shù),,自動齊頭,自動打捆等動作,自動控制系統(tǒng)相應的基本功能包括:①提供倒角機(車床)所需電源及完成相應電氣動作;②控制液壓傳動系統(tǒng),完成相應動作;③檢測相應工藝狀況及參數(shù);④完成自動連鎖動作控制;⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

        圖1 棒材倒角機工藝流程原理

        棒材倒角機的各種動作主要是由液壓傳動系統(tǒng)和電機實現(xiàn)的,自動控制系統(tǒng)中,由根據(jù)預先編制好的程序指令,輸出各種動作來控制液壓閥或電機及車床,以實現(xiàn)不同的動作功能,同時從現(xiàn)場采集各種狀態(tài)參數(shù),以實時監(jiān)控倒角機的運行。

        2 系統(tǒng)的組成

        2.1 系統(tǒng)基本結構

        根據(jù)自動控制的要求,我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設計結構,使各種獨立的模塊之間可以進行廣泛的組合,易于擴展。整個控制系統(tǒng)主要由六部分組成:現(xiàn)場一次檢測元件和執(zhí)行機構,現(xiàn)場總線I/O,操作機構,CPU,上位機和應用程序。

        一次檢測元件和執(zhí)行機構主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和對倒角機動作的直接控制;現(xiàn)場總線I/O接收一次元件采集到的數(shù)據(jù),傳送至CPU進行處理,并根據(jù)CPU的處理結果輸出控制信號控制執(zhí)行機構;操作機構根據(jù)現(xiàn)場要求給出功能指令;CPU對各種數(shù)據(jù)進行計算處理,并輸出控制信號;上位機完成畫面監(jiān)控;應用程序用來實現(xiàn)CPU和上位機的功能。

        2.2 系統(tǒng)各部分組成

        1)檢測環(huán)節(jié)?,F(xiàn)場檢測元件(傳感器,限位開關,光電開關等)、對各項工藝參數(shù)(壓力、溫度、液位、電流、電壓等等)和定位位置等進行檢測采集,作為系統(tǒng)控制和故障診斷的依據(jù)。

        2)操作機構。通過操作臺或監(jiān)控畫面上的控制鈕給出功能指令,傳至CPU,CPU進行計算處理后,輸出控制信號給執(zhí)行機構。

        3)控制執(zhí)行機構。接收CPU的控制信號,由24V電磁閥控制液壓油路,完成撥鋼,加持,收集齊頭等動作;由電機完成滾道運送,車床車削等功能。

        4)CPU。CPU是整個控制系統(tǒng)的核心部件,選用CPU315-2DP,1塊,它具有大型的程序存儲容量,并有PROFIBUS-DP主/從接口,可以配制成分布的自動化結構,易于今后的系統(tǒng)擴展。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常,并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件,對I/O所采集到的各種信號數(shù)據(jù)進行計算處理,給上位機提供數(shù)據(jù)并接受上位機的操作指令,同時輸出控制信號給I/O來控制執(zhí)行機構完成不同的動作。

        5)工藝監(jiān)控。監(jiān)控功能由工控機帶顯示器來實現(xiàn),監(jiān)控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進行編制,主要包括倒角機整體工藝畫面和動作控制畫面,可以方便地監(jiān)控所有的工藝參數(shù)和運行狀態(tài),并可以直接在畫面上控制倒角機的各個動作。

        6)應用程序。應用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進行編制,程序編寫過程如下:對系統(tǒng)進行硬件配置;設置變量表;編寫子程序;最后編寫主程序,根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對棒材倒角機的手動和自動控制過程。

        3 系統(tǒng)特點

        1)運行穩(wěn)定可靠,兼容性強。自動控制系統(tǒng)的設計采用了先進的現(xiàn)場總線技術,現(xiàn)場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊,與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用,防護等級高,每一個I/O點都有自診斷功能,能夠適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

        2)節(jié)約電纜,減小施工量?,F(xiàn)場I/O模塊全部安裝在現(xiàn)場,檢測、控制和執(zhí)行機構的信號直接連接到現(xiàn)場I/O模塊,只需一根總線和一根電源線即可把所有現(xiàn)場模塊與控制室中的CPU連接起來,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通信和控制功能。改變了過去所有現(xiàn)場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式,節(jié)約了大量電纜,并避免了因遠距離敷設大量電纜而增加的施工量。

        3)系統(tǒng)維護簡單方便。設計選型合理,系統(tǒng)的穩(wěn)定性高,故障率低。每個信號點都具有自診斷功能,通過故障指示燈即可快速判斷故障點,及時排除故障。遠距離敷設電纜的減少,幾乎避免了以往常因電纜引發(fā)的故障,使系統(tǒng)維護工作變得更加簡單方便。

        4 效果與效益

        倒角機操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高,具有國內(nèi)領先水平,SIMATIC S7可編程控制器控制設備性能穩(wěn)定,維護方便,既降低了維護人員的勞動強度,又保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定暢行,收到了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

        參考文獻

        [1]段然.可編程控制技術在采樣機控制系統(tǒng)中的應用研究[D].西北工業(yè)大學,2001.endprint

        摘 要 主要闡述棒材倒角機的設計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機系統(tǒng)的應用情況。

        關鍵詞 西門子SIMATIC S7-300;可編程控制器;倒角機

        中圖分類號:TM571 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0096-01

        大型車間是特鋼事業(yè)部重要的棒材成材車間,在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺,一直是影響產(chǎn)品外觀形象及質量檔次的重要問題,傳統(tǒng)的人工修磨工藝技術,雖然一定程度上能夠起到改善的作用,但一直不能徹底解決。為此,我廠自行開發(fā)研制了集自動上輥,自動車削,自動記數(shù),自動齊頭,自動打捆為一體的倒角機。為適應現(xiàn)場自動控制的要求,采用了西門子公司先進的s7系列可編程控制器。

        1 設計方案

        系統(tǒng)控制原理:倒角機在棒材生產(chǎn)線中能夠完成自動上輥,自動車削,自動記數(shù),,自動齊頭,自動打捆等動作,自動控制系統(tǒng)相應的基本功能包括:①提供倒角機(車床)所需電源及完成相應電氣動作;②控制液壓傳動系統(tǒng),完成相應動作;③檢測相應工藝狀況及參數(shù);④完成自動連鎖動作控制;⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

        圖1 棒材倒角機工藝流程原理

        棒材倒角機的各種動作主要是由液壓傳動系統(tǒng)和電機實現(xiàn)的,自動控制系統(tǒng)中,由根據(jù)預先編制好的程序指令,輸出各種動作來控制液壓閥或電機及車床,以實現(xiàn)不同的動作功能,同時從現(xiàn)場采集各種狀態(tài)參數(shù),以實時監(jiān)控倒角機的運行。

        2 系統(tǒng)的組成

        2.1 系統(tǒng)基本結構

        根據(jù)自動控制的要求,我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設計結構,使各種獨立的模塊之間可以進行廣泛的組合,易于擴展。整個控制系統(tǒng)主要由六部分組成:現(xiàn)場一次檢測元件和執(zhí)行機構,現(xiàn)場總線I/O,操作機構,CPU,上位機和應用程序。

        一次檢測元件和執(zhí)行機構主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和對倒角機動作的直接控制;現(xiàn)場總線I/O接收一次元件采集到的數(shù)據(jù),傳送至CPU進行處理,并根據(jù)CPU的處理結果輸出控制信號控制執(zhí)行機構;操作機構根據(jù)現(xiàn)場要求給出功能指令;CPU對各種數(shù)據(jù)進行計算處理,并輸出控制信號;上位機完成畫面監(jiān)控;應用程序用來實現(xiàn)CPU和上位機的功能。

        2.2 系統(tǒng)各部分組成

        1)檢測環(huán)節(jié)。現(xiàn)場檢測元件(傳感器,限位開關,光電開關等)、對各項工藝參數(shù)(壓力、溫度、液位、電流、電壓等等)和定位位置等進行檢測采集,作為系統(tǒng)控制和故障診斷的依據(jù)。

        2)操作機構。通過操作臺或監(jiān)控畫面上的控制鈕給出功能指令,傳至CPU,CPU進行計算處理后,輸出控制信號給執(zhí)行機構。

        3)控制執(zhí)行機構。接收CPU的控制信號,由24V電磁閥控制液壓油路,完成撥鋼,加持,收集齊頭等動作;由電機完成滾道運送,車床車削等功能。

        4)CPU。CPU是整個控制系統(tǒng)的核心部件,選用CPU315-2DP,1塊,它具有大型的程序存儲容量,并有PROFIBUS-DP主/從接口,可以配制成分布的自動化結構,易于今后的系統(tǒng)擴展。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常,并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件,對I/O所采集到的各種信號數(shù)據(jù)進行計算處理,給上位機提供數(shù)據(jù)并接受上位機的操作指令,同時輸出控制信號給I/O來控制執(zhí)行機構完成不同的動作。

        5)工藝監(jiān)控。監(jiān)控功能由工控機帶顯示器來實現(xiàn),監(jiān)控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進行編制,主要包括倒角機整體工藝畫面和動作控制畫面,可以方便地監(jiān)控所有的工藝參數(shù)和運行狀態(tài),并可以直接在畫面上控制倒角機的各個動作。

        6)應用程序。應用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進行編制,程序編寫過程如下:對系統(tǒng)進行硬件配置;設置變量表;編寫子程序;最后編寫主程序,根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對棒材倒角機的手動和自動控制過程。

        3 系統(tǒng)特點

        1)運行穩(wěn)定可靠,兼容性強。自動控制系統(tǒng)的設計采用了先進的現(xiàn)場總線技術,現(xiàn)場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊,與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用,防護等級高,每一個I/O點都有自診斷功能,能夠適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

        2)節(jié)約電纜,減小施工量。現(xiàn)場I/O模塊全部安裝在現(xiàn)場,檢測、控制和執(zhí)行機構的信號直接連接到現(xiàn)場I/O模塊,只需一根總線和一根電源線即可把所有現(xiàn)場模塊與控制室中的CPU連接起來,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通信和控制功能。改變了過去所有現(xiàn)場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式,節(jié)約了大量電纜,并避免了因遠距離敷設大量電纜而增加的施工量。

        3)系統(tǒng)維護簡單方便。設計選型合理,系統(tǒng)的穩(wěn)定性高,故障率低。每個信號點都具有自診斷功能,通過故障指示燈即可快速判斷故障點,及時排除故障。遠距離敷設電纜的減少,幾乎避免了以往常因電纜引發(fā)的故障,使系統(tǒng)維護工作變得更加簡單方便。

        4 效果與效益

        倒角機操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高,具有國內(nèi)領先水平,SIMATIC S7可編程控制器控制設備性能穩(wěn)定,維護方便,既降低了維護人員的勞動強度,又保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定暢行,收到了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

        參考文獻

        [1]段然.可編程控制技術在采樣機控制系統(tǒng)中的應用研究[D].西北工業(yè)大學,2001.endprint

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