李建鋒,張一楊,史海亮

(1.唐鋼唐銀鋼鐵有限公司設(shè)備機(jī)動(dòng)部,河北唐山 063000;2.唐山學(xué)院信息工程系,河北唐山 063000)

基于S72200PLC的剪板機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李建鋒1,張一楊2,史海亮2

(1.唐鋼唐銀鋼鐵有限公司設(shè)備機(jī)動(dòng)部,河北唐山 063000;2.唐山學(xué)院信息工程系,河北唐山 063000)

探討了自動(dòng)剪板機(jī)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方案,通過對其工作原理的分析,給出了電氣傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)方案和PLC控制的程序流程圖,并利用組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。剪板機(jī)的控制系統(tǒng)運(yùn)行后,設(shè)備操作簡單方便,可以降低維護(hù)成本,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作效率。

剪板機(jī);PLC;監(jiān)控系統(tǒng)

在板材的加工過程中,板材的長度檢測、進(jìn)料、壓緊、剪切、落料及長度調(diào)整等必須按一定的順序進(jìn)行精確控制,而且不同材料、不同長度、不同厚度的板材,各動(dòng)作行程、先后順序、刀具的位置等要求均不一樣,對于這樣的精確控制,傳統(tǒng)的控制柜難以實(shí)現(xiàn)。目前,隨著PLC應(yīng)用技術(shù)的不斷深入,傳統(tǒng)的繼電器控制已經(jīng)逐步被 PLC所代替。PLC具有接線簡單、易編程、易調(diào)試等優(yōu)點(diǎn),運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)控制要求,自行選擇控制算法,適應(yīng)能力強(qiáng),其性價(jià)比較高。我廠采用西門子S72200PLC作為控制核心,根據(jù)自動(dòng)剪板機(jī)的工藝要求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制方案。

1 剪板機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求

自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理如圖1所示[1]。

(1)首先檢測限位開關(guān)SQ5的狀態(tài),若小車空載,再檢測SQ1,SQ2和SQ3的狀態(tài),若壓塊和剪切刀上行到位、送料小車左行到位則系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。否則,系統(tǒng)自動(dòng)控制小車送料、壓塊和剪切刀上行回位,抱閘電機(jī)通電打開,允許進(jìn)料機(jī)構(gòu)動(dòng)作。長度后,進(jìn)料機(jī)構(gòu)停止工作,抱閘電機(jī)掉電抱緊。若發(fā)生異常狀況,即當(dāng)板材碰到行程開關(guān)SQ1時(shí),進(jìn)料電機(jī)也停止工作。

圖1 剪板機(jī)工作原理示意圖

(3)系統(tǒng)控制液壓傳動(dòng)使壓塊壓下,壓塊上限開關(guān)SQ1打開,直到壓力變送器檢測到相應(yīng)的壓力信號,則壓塊停止下壓并保持。

(4)液壓傳動(dòng)控制剪刀下落。此時(shí),SQ2打開,直到把板料剪斷,板料落入小車,同時(shí)SQ6開合一次,板材計(jì)數(shù)。

(5)當(dāng)小車上的板料夠數(shù)時(shí),系統(tǒng)控制小車電動(dòng)機(jī),帶動(dòng)小車右行,將切好的板料送至下一工序。

(6)卸下后,再起動(dòng)小車左行,重新返回剪板機(jī)下,開始下一次的工作循環(huán)。板料的長度可根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,每一車板材的數(shù)量也可設(shè)定。

2 系統(tǒng)的控制方案

壓塊在上行和下行兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。下行時(shí)電磁閥1YA通電,此時(shí)壓料與剪切機(jī)構(gòu)均由液壓系統(tǒng)控制。剪刀也在上行和下行兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。下行時(shí)電磁閥2YA通電、3YA掉電,此時(shí)剪刀油缸的上腔充油,下腔與回路連接,剪刀向下剪切。上行時(shí)電磁閥2YA掉電、3YA通電,此時(shí)剪刀油缸的下腔充油,上腔與回路連接,剪刀回程。若電磁閥2YA, 3YA均掉電則剪刀油缸卸荷,應(yīng)避免這種情況發(fā)生。

為將板料自動(dòng)輸送到下一工序并使小車返回,本系統(tǒng)采用交流異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車往返運(yùn)行。若小車載滿則向右行駛,卸載后向左行駛,因此帶動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)可以正反轉(zhuǎn),同時(shí)用熔斷器和熱繼電器作短路、過載保護(hù)。

本系統(tǒng)的主電氣接線圖如圖2所示[2]。其中M 1為液壓系統(tǒng)的變量泵電機(jī),M 2為送料機(jī)構(gòu)的小車電機(jī),YB1為制動(dòng)抱閘裝置(當(dāng)變頻器控制進(jìn)料電機(jī)停止時(shí),制動(dòng)裝置抱緊),M 3(由變頻器控制)為進(jìn)料電機(jī)。

圖2 系統(tǒng)主電氣接線圖

本系統(tǒng)采用光電編碼器與滾輪同軸聯(lián)接,通過 PLC的高速計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù),檢測板料的實(shí)際位置,進(jìn)而通過PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。所進(jìn)板料的定長控制流程圖如圖3所示。其中,PLC與變頻器的連接采用模擬量端子的控制方式[3]。

圖3 板料的定長控制流程

3 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 PLC選型及I/O分配

S72200PLC可提供4個(gè)不同型號的8種CPU供使用。根據(jù)工藝要求,本系統(tǒng)需要數(shù)字輸入點(diǎn)19個(gè),數(shù)字輸出點(diǎn)20個(gè),模擬量輸入 1個(gè),模擬量輸出 1個(gè),所以采用該系列CPU 226CN的系統(tǒng)作為主機(jī)。I/O分配如表1所示。

表1 I/O分配表

續(xù)表

3.2 PLC硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)剪板機(jī)的工藝要求,PLC控制系統(tǒng)的外部接線采用I/O分配表所標(biāo)明的地址端口進(jìn)行接線。

3.3 PLC控制程序

本系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)主要涉及進(jìn)料機(jī)構(gòu)的自動(dòng)定長控制、壓塊流程控制、剪切流程控制、變頻器、泵電機(jī)和小車電機(jī)的故障報(bào)警[4]。在編寫程序的過程中必須注意的是小車電機(jī)運(yùn)行時(shí)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)需有必要的互鎖,確保電機(jī)在正轉(zhuǎn)的時(shí)候不能啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。限于篇幅,本文僅對自動(dòng)定長和報(bào)警部分做詳細(xì)介紹。

(1)自動(dòng)定長程序設(shè)計(jì)。程序梯形圖如圖4所示。使用高速計(jì)數(shù)器對光電編碼器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值等于設(shè)定脈沖數(shù)時(shí),使送料電機(jī)停止運(yùn)行,完成定長的測定,計(jì)數(shù)器清零。

(2)報(bào)警程序設(shè)計(jì)。因變頻器有獨(dú)立的報(bào)警功能,所以變頻器的故障報(bào)警在變頻器的電氣回路中將其故障輸出點(diǎn)引入PLC輸入點(diǎn)即可。

報(bào)警程序是依據(jù)電動(dòng)機(jī)的熱繼電器動(dòng)作進(jìn)行設(shè)計(jì)的,當(dāng)電動(dòng)機(jī)過熱時(shí),熱繼電器斷開觸點(diǎn)閉合,以此作為PLC的輸入條件。對于電動(dòng)機(jī)的熱繼電器輸入,報(bào)警指示輸出需要4個(gè)端口顯示究竟是哪一臺電機(jī)出現(xiàn)故障。故障報(bào)警程序如圖5所示。

圖4 自動(dòng)定長PLC控制程序

圖5 故障報(bào)警程序

4 結(jié)束語

本文完成了剪板機(jī)的 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),同時(shí)也完成了上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)不僅可以采用光電開關(guān)對小車上的板料數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì),還能夠判斷小車是否空載,系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)設(shè)定靈活方便。

[1] 李清香,丁時(shí)峰,熊儉.PLC控制的液壓剪板機(jī)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2007(11):156-157.

[2] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:10-18.

[3] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:40-45.

[4] 王衛(wèi)兵.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997:2026.

(責(zé)任編校:夏玉玲)

The Design and Application of Steel Plate Shear Monitoring System Based on S72200PLC

LIJian-feng1,ZHANG Yi-yang2,SHIHai-liang2
(1.Tangy in Iron and Steel Co.Ltd.of Tangshan Steel Co.,Tangshan 063000,China 2.Department of Information Engineering Tangshan College,Tangshan 063000,China)

This paper elaborates the immplementation program for automatic steel p late shear monitoring and,through the analysis of its operation principle,provides the design plan of electric drive and producedure flow chart of PLC control and monitoring is performed with configuration software.After steel p late shear monitoring system is put into operation,the quipment is easy to operate,reducing the maintenance cost and imp roving the stability and efficiency of the system.

steel p late shears;PLC;monitoring system

TP273

A

1672-349X(2010)06-0029-03

2010-09-11;

2010-10-19

李建鋒(1978-),男,助理工程師,主要從事機(jī)電設(shè)備的管理與維護(hù)。