西門子PLC S7—200在平盤放帶復(fù)繞機(jī)上的應(yīng)用

陳春旺

摘 要：本電氣控制系統(tǒng)主要應(yīng)用西門子S7-200 PLC、TP-02G、ACS550變頻器、臺(tái)達(dá)伺服控制器等電器元件實(shí)現(xiàn)主動(dòng)平盤放帶復(fù)繞機(jī)設(shè)備的運(yùn)行功能。

關(guān)鍵詞：西門子PLC S7-200；文本顯示器；控制系統(tǒng)；剎車電磁閥

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

客戶屬于藥芯焊絲生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)客戶的工藝要求，首道工序需要將單盤鋼帶放置在設(shè)備的平盤放帶裝置上并漲緊固定，拉出一段鋼帶經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)擺臂裝置后纏繞在收帶裝置的工字輪上。開(kāi)始啟動(dòng)設(shè)備，當(dāng)這盤鋼帶在工字輪上纏繞完成后，再將下一盤鋼帶放在平盤放帶裝置上并漲緊固定，拉出一段鋼帶后，與之前纏繞在工字輪上的剛帶用鋼帶對(duì)焊機(jī)焊接好。再次啟動(dòng)設(shè)備，完成這一盤鋼帶的纏繞操作，重復(fù)以上操作直至將工字輪纏滿鋼帶，完成本道工序產(chǎn)品的生產(chǎn)。此纏滿鋼帶的工字輪將供給下個(gè)工序使用。

二、硬件配置

為了提高控制系統(tǒng)的可靠性及滿足實(shí)現(xiàn)控制的要求，選擇西門子小型系列PLC S7-200作為控制系統(tǒng)的核心部件。

PLC數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：1）啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、計(jì)米按鈕、急停開(kāi)關(guān)、自動(dòng)＼＼手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)等元件。2）測(cè)量鋼帶速度、長(zhǎng)度及排線控制使用的接近開(kāi)關(guān)。3）變頻器、變頻電機(jī)風(fēng)機(jī)熱繼電器保護(hù)報(bào)警信號(hào)及伺服控制器報(bào)警信號(hào)。需要13個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)。

PLC數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：1）設(shè)備運(yùn)行指示燈、故障指示燈。2）收帶和放帶變頻器啟停控制、排線伺服控制器啟停控制。3）收帶和放帶剎車電磁閥控制。需要7個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)。

PLC模擬量輸入點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：1）調(diào)節(jié)纏繞速度的電位器。2）測(cè)量擺臂位置的直線位移傳感器。需要2個(gè)模擬量輸入點(diǎn)。

PLC模擬量輸出點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：1）收帶工字輪由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。2）放帶平盤裝置由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3）鋼帶排線間距由伺服電機(jī)控制。對(duì)于變頻器及伺服控制器采用的是模擬量信號(hào)分別進(jìn)行速度控制。需要3個(gè)模擬量輸出點(diǎn)。

經(jīng)以上分析，選用西門子S7-200PLC系列中的緊湊型單元CPU 224XP CN和一個(gè)擴(kuò)展模塊EM232，分別型號(hào)為6ES7 214-2BD23-0XB8和6ES7 232-0HB22-0XA8。

CPU 224XP CN集成14點(diǎn)數(shù)字量輸入，10點(diǎn)數(shù)字量輸出，2路模擬量輸入，1路模擬量輸出，可最多連接7個(gè)擴(kuò)展模塊。16K字節(jié)程序和10K字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。具有6路高速計(jì)數(shù)器，其中有4路30KHZ、2路200KHZ單相高速計(jì)數(shù)器。具有PID控制器功能。具有兩個(gè)RS485通訊和編程口，具有PPI通訊協(xié)議、自由方式通訊能力。

擴(kuò)展模塊EM232具有2路模擬量輸出信號(hào)。

文本顯示器選用臺(tái)達(dá)品牌，型號(hào)為TP-02G。用于顯示鋼帶運(yùn)行速度，纏繞長(zhǎng)度及設(shè)定鋼帶排線間隙寬度等參數(shù)。

變頻器選用ABB品牌的ACS550系列變頻器。

伺服控制器選用臺(tái)達(dá)品牌的ASD系列控制器。

三、程序軟件設(shè)計(jì)

按照設(shè)備運(yùn)行功能的要求，繪制設(shè)備控制系統(tǒng)的電氣原理圖。

根據(jù)系統(tǒng)所需要的控制功能，利用西門子STEP 7 MicroWIN SP6 編程軟件進(jìn)行編輯程序，主要功能有：1）手動(dòng)纏繞功能。2）自動(dòng)纏繞功能。3）鋼帶速度控制功能。4）放帶速度PID控制功能。5）報(bào)警處理。6）自動(dòng)計(jì)米停車功能。7）工字輪兩端排線補(bǔ)償功能。8）鋼帶排線間隙寬度調(diào)整功能。9）數(shù)字量，模擬量輸入輸出控制。10）與顯示文本器通訊功能。

通過(guò)臺(tái)達(dá)TPEditor 1.30編輯軟件編寫(xiě)相應(yīng)的文本顯示器程序。

四、設(shè)備調(diào)試

將制作完成的電氣控制柜與設(shè)備上的電氣元件用電線、電纜按施工規(guī)范連接完畢，再用萬(wàn)用表檢查確認(rèn)無(wú)誤后，開(kāi)始給設(shè)備上電。將編寫(xiě)好的西門子S7-200 PLC程序及文本顯示器程序下載到相應(yīng)控制器里，再將收帶、放帶變頻器及排線伺服控制器的參數(shù)根據(jù)需要設(shè)定完畢，通過(guò)文本顯示器設(shè)定好擺臂擺動(dòng)的最大值和最小值。

首先，測(cè)試手動(dòng)纏繞功能，將鋼帶從平盤放帶裝置上拉出，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)擺臂裝置后纏繞在收帶工字輪上。在操作臺(tái)上選擇手動(dòng)功能，按啟動(dòng)按鈕運(yùn)行設(shè)備，調(diào)節(jié)速度旋鈕開(kāi)始進(jìn)行鋼帶纏繞操作。檢查鋼帶在工字輪上的纏繞間隙，通過(guò)修改文本顯示器內(nèi)的間隙參數(shù)來(lái)達(dá)到需要纏繞的間隙寬度。檢查鋼帶在工字輪排線時(shí)兩端是否平整，通過(guò)文本顯示器調(diào)整兩端排線補(bǔ)償參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)排線平整。檢查鋼帶調(diào)節(jié)擺臂裝置的位置是否合適，通過(guò)文本顯示器修改放帶速度的PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)放帶速度能夠根據(jù)擺臂位置與收帶速度匹配。當(dāng)觀測(cè)到這次鋼帶纏繞即將結(jié)束時(shí)，在操作臺(tái)上按下計(jì)米按鈕，記憶本次纏繞鋼帶的長(zhǎng)度。當(dāng)鋼帶脫離平盤放帶裝置時(shí)，按停止按鈕停止設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)收帶、放帶剎車電磁閥自動(dòng)配合完成剎車動(dòng)作，完成本次纏繞工序。

其次，測(cè)試自動(dòng)纏繞功能，將下一盤鋼帶從平盤放帶裝置上拉出，與上一盤纏繞完成的鋼帶通過(guò)鋼帶對(duì)焊機(jī)焊接好。在操作臺(tái)上選擇自動(dòng)動(dòng)功能，按啟動(dòng)按鈕運(yùn)行設(shè)備，設(shè)備將自動(dòng)按設(shè)定的速度開(kāi)始纏繞。當(dāng)纏繞的鋼帶長(zhǎng)度接近已經(jīng)記憶的長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低速度運(yùn)行，直到鋼帶脫離平盤放帶裝置時(shí)，自動(dòng)停車傳感器檢測(cè)到信號(hào)后自動(dòng)停止設(shè)備，同時(shí)收帶、放帶剎車電磁閥自動(dòng)配合完成剎車動(dòng)作，結(jié)束本次纏繞工序。

通過(guò)重復(fù)以上的操作，完成了若干工字輪鋼帶的纏繞工作，在設(shè)備操作性及運(yùn)行平穩(wěn)性等方面均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)語(yǔ)

上述主動(dòng)平盤放帶復(fù)繞機(jī)自2015年5月在江蘇九州金屬制品有限公司運(yùn)行至今，運(yùn)行正常。通過(guò)以上應(yīng)用，說(shuō)明西門子PLC S7-200在平盤放帶復(fù)繞機(jī)控制系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用上都具有很好的效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：14-21.