軋機喂料系統的自動化控制

王會良

摘 要：針對軋機喂料設備的結構特點及生產工藝要求，以西門子S7-300PLC為核心控制設備，實現了喂料小車位置的精確實時檢測，從而控制支撐銅坯支撐臂的起落。實際運行結果表明整個系統控制精度高，操作便捷，很好的滿足了生產工藝的要求。

關鍵詞：軋機喂料系統；自動化控制

一、軋機喂料設備的生產工藝及操作要求分析

本公司軋機喂料系統是國內首條鑄軋法銅管生產工藝生產設備，產品規格最大外徑可達120mm，單根產品重量可達1噸。由于產品原材料為紫銅，每根銅坯的重量較重，材料性能本身硬度較低，管材在達到一定長度時更易發生彎曲變形，所以在軋機生產過程中必須考慮軋機的喂料和銅坯變形的預防和保護。因此需要設置銅管在軋制過程中的喂料系統和小車位置檢測的支撐控制系統。

二、喂料自動控制系統主要概述

1.自動控制系統概述。基于前述直拉機設備的生產工藝及操作特點，本套自動控制系統選取西門子中型PLC S7-300系列的313C-2 DP作為控制系統的核心，該系列PLC是西門子作為中大型應用場合而設計的，可與其他功能模塊進行靈活的組合和擴展，控制系統內集合PROFIBUS-DP，RS422/485工業以太網等多種通訊接口，可以方便的與其他變頻器，WINCC人機界面監控系統等智能設備和儀表進行通信。采用西門子分布式I/O模塊ET 200M作為從站，控制附屬設備的運行。

2.WINCC人機界面監控系統簡介。為達到高效便捷的生產工藝參數設置與現場檢測設備實時信息的采集和顯示，本設備采用西門子WINCC人機界面組態軟件作為監控系統。SIMATIC WinCC 是公司垂直集成交換信息的基礎，具有良好的開放性和靈活性，它采用了工廠智能，助力用戶實現更大程度的生產過程透明化。

三、 控制系統設計

1.系統結構。本自動控制系統由西門子S7-300PLC作為主站，建PROFIBUS-DP網絡，ET 200M作為從站，西門子S120系列數字變頻器作為驅動單元，西門子SIMODRIVE SENSOR從站作為拉拔小車位置檢測單元，WINCC人機界面組態軟件作為參數設定與信息顯示單元，其網絡結構如下圖所示。

2.系統控制要點。本系統的控制重點在于喂料小車的位置實時檢測，支撐系統的控制。主要有西門子S120變頻器控制喂料小車的運行速度，有西門子絕對值編碼器來實時監測喂料小車的位置，從而及時有效的控制支撐系統的每個支撐臂的有序動作，從而達有效喂料完成整個軋機工藝執行的目的。在整個過程中，喂料小車的速度設定，位置監控，支撐臂的動作步驟，均可以在WINCC畫面中實時顯示，從而有效的達到我們的設計目的。

3.支撐系統設計。本喂料系統對于銅坯支撐的設計采用支撐臂系統控制，由15個氣缸帶動15個支撐臂動作，每個支撐臂隔1.5米，每個支撐臂均勻間隔設置。當喂料小車往前運行時，在喂料小車即將到達該支撐臂時，該支撐臂落下，當小車通過以后，支撐臂抬起；當喂料小車工作完成工作返回時，返回即將到達支撐臂時該支撐臂落下，當喂料小車通過后支撐臂抬起。支撐臂只在小車通過時動作，其余時間一律呈水平抬起狀態。根據工藝要求實際生產中喂料小車的速度是在一定范圍內任意可調節的，因此喂料小車的位置是實時變化的，而支撐臂的位置是固定不變的，因此在PLC程序中必須實時的檢測喂料小車的位置，從而及時的給支撐臂觸發有效的控制信號，這樣已達到精確控制的目的，從而避免喂料小車撞壞支撐臂。

四、結語

軋機喂料系統自動控制系統是集合可編程控制技術PROFIBUS-DP網絡通訊技術、過程控制技術、WINCC人機界面監控技術于一體的自動監控管理系統。系統將高性能高可靠性的控制設備與現場信號采集設備和執行設備有機的結合，實現各部分的信息共享和協調工作，從而完成綜合檢測與管理的功能，經過現場調試和實際運行檢驗，本系統的設計方案合理，運行穩定可靠，滿足生產工藝要求，操作性能簡單方便。本設備已穩定運行近3年，為公司創造了大量的價值。

參考文獻：

[1]孫書芳，柴瑞娟，西門子PLC高級培訓教程[第二版].人民郵電出版社，2011.

[2]許蓼，王淑英.電氣控制與PLC[M].機械工業出版社，2007.