基于S7-300PLC的電鍍行車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計*

鄧鷹飛

(梧州學院 梧州 543002)

基于S7-300PLC的電鍍行車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計*

鄧鷹飛

(梧州學院 梧州 543002)

傳統(tǒng)的電鍍生產(chǎn)線存在自動化程度低、對人依賴性強等缺陷。結(jié)合鍍鎳工藝和控制要求,利用西門子S7-300系列PLC設計了電鍍行車控制系統(tǒng),并介紹了與PLC相兼容的WinCC Web Navigator開發(fā)遠程監(jiān)控功能的方法。調(diào)試運行表明,控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定,實現(xiàn)了除油、活化、出光、鍍鎳及漂洗等多種工藝的遠程監(jiān)控,降低行車過程對人的依賴性,大幅提高電鍍生產(chǎn)的自動化水平。

電鍍行車; 自動化; 控制系統(tǒng); PLC; 遠程監(jiān)控

1 引言

電鍍生產(chǎn)線的自動化升級與改造是適應電鍍行業(yè)發(fā)展的必然選擇。專用行車作為電鍍生產(chǎn)線鍍件輸送的關(guān)鍵,通常選擇可編程邏輯控制器PLC控制行車設備,使其按規(guī)定的工藝流程運轉(zhuǎn),進而實現(xiàn)對電鍍環(huán)境、質(zhì)量和效率的控制。目前,現(xiàn)場級PLC的普遍應用推動了電鍍生產(chǎn)的自動化[1～3],但尚未建立完備的遠程監(jiān)控功能,缺乏必要的在線監(jiān)測參數(shù),很難實現(xiàn)電鍍生產(chǎn)線的過程優(yōu)化和設備維護,更難保障工藝人員離崗狀態(tài)下的電鍍質(zhì)量。因此,為實現(xiàn)對電鍍行車的遠程監(jiān)控,減少電鍍自動化生產(chǎn)線對人的依賴性,結(jié)合鋁基電池接觸片鍍鎳的實際電鍍工藝,以西門子S7-300控制器為核心模塊開發(fā)行車控制系統(tǒng),并利用西門子B/S結(jié)構(gòu)組件WinCC Web Navigator設計遠程監(jiān)控功能。

2 控制工藝

鋁基電池接觸片鍍鎳的工藝流程為:金屬鍍件→碳酸鈉堿液除油3min→三級逆流漂洗30s→氫氧化鈉弱腐蝕活化15s→三級逆流漂洗30s→酸腐蝕出光2min→三級逆流漂洗30s→鍍鎳4min→三級逆流漂洗30s→蒸汽烘干60min→成品。

3 控制流程設計

圖1 電鍍行車過程控制流程

鍍鎳生產(chǎn)線由8個工位槽和1臺行車組成,行車有#1、#2兩個吊鉤,分別吊掛待鍍件和已鍍成品,依靠行程開關(guān)SQ組建過程控制系統(tǒng),如圖1。行車停靠在SQ10,#1、#2吊鉤停靠SQ12位置,#1吊掛待鍍件。按下啟動按鈕,#1升起直到壓合SQ11,保持升起高度,行車載#1吊鉤沿水平方向運輸至SQ1,#1吊鉤降落壓合SQ12,鍍件浸入碳酸鈉堿液除油,定時3min后,吊鉤升起至SQ11,停靠20s。行車退回至SQ2位置,#1吊鉤降落壓合SQ12,鍍件置于三級逆流漂洗槽,清洗30s后,吊鉤升起至SQ11,停靠10s。退回SQ3位置,#1吊鉤降落至SQ12,鍍件浸入氫氧化鈉弱腐蝕槽,定時活化15s后,吊鉤升起至SQ11,停靠10s。依此類推,行車順序退回至SQ4(三級逆流漂洗除堿液)→SQ5(酸腐蝕出光)→SQ6(三級逆流漂洗除酸液)→SQ7(鍍鎳)→SQ8(三級逆流漂洗除鎳)→SQ9(蒸汽烘干),按工藝時間,定時控制反應(漂洗)和停靠時間。行車繼續(xù)退回至SQ10初始位置,#1吊鉤降落至SQ12,待冷卻后取成品,#2吊掛待鍍件升起,重復#1吊鉤和行車控制流程。

4 電鍍行車硬件系統(tǒng)設計

4.1 主電路設計

電鍍行車主電路如圖2。升降、平移電機功率分別為1.1kW、0.55kW,其中負載容許不超過825kg,升降速度5m/min,平移速度30m/min。系統(tǒng)提供全自動、半自動和點動調(diào)試三種運行方式。點動調(diào)試時,閉合總開關(guān)SB1、SB3,KM1線圈通電,常開觸點KM1閉合自鎖,供電電路主觸點閉合,行車平移至除油位SQ1,KM1線圈斷電。SB6閉合,KM3線圈通電,吊鉤降落至SQ12位,KM3斷電,吊鉤停止降落,鍍件置于堿液中,計時30s。閉合SB5,KM4線圈通電,吊鉤升起至SQ11,KM4斷電,吊鉤停止升起,停靠20s。閉合SB3,KM2通電,行車退回至SQ2漂洗位,重復升降控制漂洗時間。此外,為保障行車供電與控制安全,邏輯電路配置SB3與SB4、SB5與SB6、KM1與KM2、KM3與KM4四組“互鎖”保護。

圖2 電鍍行車主電路

4.2 PLC控制電路設計

圖3 PLC硬件接線

根據(jù)電鍍自動化生產(chǎn)線的工藝流程和主電路邏輯控制要求,設計了圖3所示的PLC控制電路。可編程控制器PLC選擇西門子S7-300系列緊湊型CPU 313C-2DP,內(nèi)置16點開關(guān)量輸入、16點開關(guān)量輸出以及Profibus DP主/從通信接口。與其他類型的PLC相比,S7-300無需增加額外的遠程監(jiān)控成本,只需兼容西門子WinCC軟件就能使S7-300具備遠程監(jiān)控功能。電鍍行車控制系統(tǒng)包括18點開關(guān)量輸入、16點開關(guān)量輸出,其中PLC硬件組態(tài)PS 307/10A電源、313C-2DP CPU、DI32開關(guān)量輸入和DO32開關(guān)量輸出。

5 監(jiān)控軟件設計

5.1 PLC控制軟件

控制參數(shù)能反應電鍍生產(chǎn)線的實際運行狀況,利用西門子S7-300PLC作為主控制器,能實現(xiàn)行車過程的自動控制。圖4為基于S7-300 PLC輸入、輸出、定時等功能設計的順序控制流程,包括行車和吊鉤控制,各工步動作由限位開關(guān)SQ(輸入)、指示燈HL(輸出)和計時器T37～T53協(xié)調(diào)控制。

圖4 電鍍行車順序控制流程

5.2 遠程監(jiān)控功能

遠程監(jiān)控可以將S7-300采集到的電鍍生產(chǎn)線狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為工藝人員方便識讀的信息。電鍍行車S7-300PLC控制器配置Internet/Intranet網(wǎng)絡,由Web Navigator管理本地S7-300監(jiān)測信息、組態(tài)畫面,以方便工藝人員在不同生產(chǎn)區(qū)域遠程監(jiān)控和訪問電鍍現(xiàn)場狀態(tài)。為實現(xiàn)電鍍行車遠程監(jiān)控功能的構(gòu)建,需要對Web進行工程組態(tài),如圖5:選擇IP地址,創(chuàng)建新的Web站點,組態(tài)Web Navigator Server;WinCC中選擇WebView發(fā)布器,組態(tài)Web服務器;按工藝人員工號和生產(chǎn)需要,創(chuàng)建用戶管理器,配置用戶名稱和密碼,組態(tài)用戶管理;客戶機端安裝Web Navigator Client,輸入IP地址、用戶名及密碼,在Web客戶端遠程監(jiān)控電鍍行車狀態(tài)。

圖5 電鍍行車遠程監(jiān)控功能設計

6 結(jié)語

本文利用西門子S7-300系列PLC設計了電鍍行車遠程監(jiān)控系統(tǒng)。硬件部分以S7-300 PLC為核心,按電鍍工藝和時序控制要求,設計了適于S7-300 PLC的順序控制流程,介紹了與S7-300兼容的WinCC Web Navigator開發(fā)電鍍行車遠程監(jiān)控功能的步驟和思路。與傳統(tǒng)PLC控制相比,本設計不需要投入額外的硬件成本就能實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能,具有成本低、通用性好、擴展能力強、開發(fā)周期短等優(yōu)點,非常適于中小規(guī)模電鍍生產(chǎn)線的自動化升級與改造。

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Design for Electroplating Traveling Crane Remote Monitoring System Based on S7-300 PLC

DENG Yingfei

(College of Wuzhou, Wuzhou 543002)

Traditional electroplating traveling crane has the defects of low automatic and more dependent on people’s experience. With the nickel plating process and control requirements, the electroplating traveling crane control system has been designed based on SIEMENS S7-300 series PLC, and remote monitoring method has been introduced with the compatible WinCC Web Navigator. Application has shown that the control system runs very well, which has realized the remote monitoring for degreasing, activation, idemitsu, nickel plating, rinsing and other process, reduced the dependence on people for electroplating traveling crane process, and improved the automation level of electroplating.

electroplating traveling crane, automatic, control system, PLC, remote monitoring Class Number TN98

2016年10月8日,

2016年11月29日

鄧鷹飛,女,碩士,講師,研究方向:現(xiàn)代檢測技術(shù)與應用。

TN98

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.04.041