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        上棒機械手控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

        2019-09-10 20:20:03羅軍
        環(huán)球市場 2019年2期
        關(guān)鍵詞:機械手開發(fā)軟件

        羅軍

        摘要:介紹了上棒機械手自動控制系統(tǒng)的硬件配置、軟件的開發(fā)及應(yīng)用情況。此系統(tǒng)已投入使用,性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確,取得了明顯的效益。

        關(guān)鍵詞:機械手;軟件;開發(fā);應(yīng)用

        鋁棒是擠壓生產(chǎn)中必不可少的原料,向擠壓機運送鋁棒的快慢直接影響著型材的產(chǎn)量。忠旺集團(tuán)下轄各擠壓分廠為了提高產(chǎn)量,逐漸將之前老舊的電葫蘆吊棒設(shè)備替換成上棒機械手,于2017-2018年投入近20臺機械手,減少了人工成本,也同時提高的安全性和可操作性,上棒機械手,自動化程度高,對于提高鋁型材的產(chǎn)量和質(zhì)量,有十分重要的意義。

        當(dāng)前可編程控制器(PLC)是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制計算機,已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心裝置,它不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制,還能完成各種順序或定時的閉環(huán)控制功能,并且抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小,能在惡劣環(huán)境下長時間、不間斷運行,且編程簡單,維護(hù)方便,并配有各類通訊接口與模塊處理,可方便各級連接。

        一、上棒機械手自控系統(tǒng)概述

        首先操作工需用行吊將棒框按指定位置放置在上棒機械手料車上,料車將棒框運至上棒位停止,然后選擇上棒控制模式,最后啟動設(shè)備,實現(xiàn)往棒爐料臺上上棒的整個過程。

        設(shè)備具備手動、半自動、自動三種控制模式,并具備設(shè)備故障診斷報警功能。

        根據(jù)用戶和工藝設(shè)計的要求,上棒機械手系統(tǒng)分為三個部分,人機界面、PLC.分布式I/O,SIEMENS KTP700 Basic PN作為主要的人機界面(Human-Machine Interface),對設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)操作管理等,主要面向操作人員;SIEMENS S7-1500系列PLC構(gòu)成,為基礎(chǔ)測控級,完成生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集及過程控制等,面向生產(chǎn)過程。

        面向生產(chǎn)操作人員,由1套HMI,監(jiān)控生產(chǎn)情況。在HMI的監(jiān)控畫面上顯示各種設(shè)備的工況參數(shù),并通過HMI來對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。根據(jù)生產(chǎn)情況可選擇手動、半自動、全自動工作模式。當(dāng)生產(chǎn)中出現(xiàn)異常時,在HMI上顯示報警信息。

        面向生產(chǎn)過程,由過程控制器以及現(xiàn)場智能I/O處理器、各種模板構(gòu)成,為基礎(chǔ)測控級。完成生產(chǎn)現(xiàn)場壓力、溫度、流量的采集和處理,對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。

        自動控制系統(tǒng)通過對料車,橫向車,豎向車,還有液壓系統(tǒng)控制的鉗口的自動控制,實現(xiàn)鋁棒的加料、行走、卸料的自動化。

        橫向車是由變頻器控制下的變頻電機,通過CPI的調(diào)節(jié),達(dá)到加速減速位置控制的要求。

        豎向車是由伺服控制器控制下的伺服電機,同樣是通過CPI的調(diào)節(jié),達(dá)到加速減速精準(zhǔn)的位置控制要求。

        鉗口則是通過液壓系統(tǒng)控制的液壓馬達(dá),帶動絲杠來實現(xiàn)抓取和放料。

        二、系統(tǒng)硬件選型及特點

        為了滿足上面提到的上棒的監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求,我們采用德國西門子公司SIEMENSS7-1500系列CPU,通過PROFINET將分布式FO設(shè)備同控制器CPU相連,通過PROFINE7同分布式I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)。分布式FO設(shè)備收集現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù),以便能夠傳輸?shù)娇刂破鰿PU。

        1.CPU模塊:帶顯示屏的CPU;工作存儲器可存儲150KB代碼和1MB數(shù)據(jù);位指令執(zhí)行時間60ns;4級保護(hù),集成的工藝功能:運動控制,閉環(huán)控制,計數(shù)與測量;集成的跟蹤功能;PROFINET IO控制器,支持RT/IRT,2個端口,支持MRP,傳輸協(xié)議TCP/IP,S7通信,Web服務(wù)器,恒定總線循環(huán)時間,路由功能。

        2.分布式擴(kuò)展I/O:現(xiàn)場為IM155-5分布式IO,適應(yīng)實時工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的要求。包括遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊,16點24V DC開關(guān)量輸入,16點24V DC開關(guān)量輸出,2通道編碼器模塊。

        3.遠(yuǎn)程接口模塊:IM155用于與PRO-FINET IO現(xiàn)場總線的連接。

        4.電源模塊:10A電源,輸入AC85-264V,輸出DC24V。

        本系統(tǒng)選用的硬件產(chǎn)品及系統(tǒng):

        控制系統(tǒng)共有輸入、輸出信號近200點,其中包括開關(guān)量輸入/輸出信號、編碼器信號

        1.控制器6ES7 511-1AK01-OABO 1塊

        2.電源模塊 6EP1332-4BA00 1塊

        3.接口模塊 IM155-5 6ES7155-5AA00-OABO 1塊

        4.開關(guān)量輸入模塊6ES7 521-1BH10-OAAO 4塊

        5.開關(guān)量輸出模塊 6ES7522-1BH10-OAAO 2塊

        6.編碼器模塊 6ES7551-1AB00-OABO 1塊

        三、軟件開發(fā)及系統(tǒng)功能

        本項目的軟件開發(fā)采用西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)功能強大的編程軟件TIAV13

        在本項目的HMI中包括如下的功能:

        數(shù)據(jù)采集及處理

        參數(shù)顯示(液壓站溫度高低,剩余棒的數(shù)量與位置,機械手當(dāng)前狀態(tài)限位等)

        控制系統(tǒng)及生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)顯示(電機運行、閥開/關(guān))

        報警和事件列表

        四、結(jié)論

        本文闡述了基于SIEMENS S7-1500系列PLC的上棒機械手系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。本控制系統(tǒng)是由遼寧忠旺制造有限公司設(shè)計制作,己在遼寧忠旺各擠壓分廠生產(chǎn)線上得到實際使用,為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。在該系統(tǒng)中PLC控制充分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點,給整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來較大的益處。

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