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高线打包机PLC自动控制系统的设计

2014/9/2    来源:万方数据    作者:罗庚兴      
关键字:打包机  PLC  控制系统  
本文针对高速线材打包机自动控制的工艺要求,设计了基于西门子S7-300 PLC的打包机自动控制系统。该系统由PLC、触摸屏和远程I/O从站等组成,通过PLC与从站之间的Profibus通信,实现了数字量设定,以及打包工作过程和打包参数的实时显示。具体给出了打包机连续生产时控制系统自动打包的原理及流程图,采用编码器位置控制算法实现了压实车位置控制和打包线速度控制等功能。生产实践表明,该打包机控制系统的控制精度、响应速度等技术指标完全达到了工艺要求,系统运行可靠,操作简便,提高了工作效率,减少了运行和维护成本。

0 引言

    打包机是现代高速线材生产线特有的设备,它集机械、液压、电气控制于一体,位于高线的精整区域。打包机将由C型钩运来的盘卷经过打包机压紧,沿线卷圆周方向成900等分打4个平行结头。打包后线卷最小长度可达0.5 -0.6m,大大方便了盘卷的储藏和运输。

    韶关市伯顿工业技术有限公司设计和制造的BT4600型打包机,其电气控制系统动作准确、可靠、智能化程度高。控制系统采用分布式VO进行数据采集和控制,降低了接线成本,提高了数据安全性,增加了系统灵活性;实时监控打包机的状态,便于操作维修人员对设备进行监控和及时发现设备所存在的隐患,及时采取有效措施,避免事故的扩大化。压实车、线道架的速度和打包线张力能自动跟随校正,保证了压实和捆紧效果。

1 系统结构及工艺过程

    1.1 系统结构

    高线打包机是一套非常复杂的机电液一体化的全自动智能控制设备。它包括了几方面的自动控制:位置控制、运动控制、速度控制、液压控制、报警控制、联锁控制和顺序控制等。打包机PLC控制系统结构如图1所示,按功能可以划分成以下3大块:①外围设备,这部分包括液压润滑站、主控台、配电柜;②打包机主体设备,包括4个打包头、2台压实车、1个升降台、4个喂线轮、线库和线道架;③现场总线,用于主控台和打包机、液压站之间的信号连接和通信。

打包机PLC控制系统结构图

图1打包机PLC控制系统结构图

     由图1可知,打包机的控制比较分散,因此采用基于DP总线的分布式vo控制系统设计。PLC控制系统由1套S7-300 CPU主站、7套ET200S从站和1套MP277按键屏组成。DP主站选用CPU 317-2PN/DP,是整个控制系统的中心。A 101 , A201 , A202 , A203 ,A204,A205这6个从站均选用6ES7 151-1 AA05-0ABOET-2005 IM 151 DP接口模板。其中,A101站用作主控台的本地控制和用户接口;A201站用作线库、举升台和压实车驱动的控制;A202站用作1#,2#打包单元的控制和i"压实车位置检测;A203站用作3#,4#打包单元的控制;A204站用作1#~4#,喂线单元的控制;A205站用作线道架的控制和2#压实车位置检测。All站为智能从站,选用6ES7 151-7AA21-0ABO ET-200S IM 151带CPU的DP接口模板,集成24 kB工作内存,用作液压润滑站的控制。

    1.2 工艺过程位

    夹紧器闭合锁定,PF线自动控制系统发出开始打包

    当带有盘卷的C型钩停在打包机中心线位置时,定指令启动打包机。打包机检测信号布置图如图2所示。

打包机检测信号布置图

图2 打包机检测信号布置图

     打包机自动打包工艺流程说明如下。

    ①预压紧。1#,2#压实车在液压缸的驱动下朝盘卷方向同时运动,线道架从压实车上开始朝前运动,举升台往上运动到盘卷刚好与C型钩之间保持着自由状态。

    ②压紧。2#压实车刚好接触到盘卷边时(S8光电开关动作),举升台继续上升托起盘卷,然后压实车压紧盘卷,同时线道架靠拢至关闭(电感传感器S12动作)。

    ③开始喂线,冲压就绪。液压马达驱动送线机构送出打包线,同时锁定1#,2#压实车。

    ④停止喂线.夹紧线头。打包线沿着线道到达扭结装置,在碰到夹紧装置的挡板时停止喂线,打包线头部被夹紧。

    ⑤拉紧打包线。扭结装置向内运行移动到打包位置,兜线轮打开,同时喂线轮反转,打包线被拉紧,剩余的线被送回线库。

    ⑥扭结,剪切。喂线轮停止,脉冲编码器给出指示后,扭结。扭结完成,打包线被剪断。这时打包完成。

    ⑦返回初始位置。打包结束后,1",2"压实车返回初始位置,线道架返回起始位置,举升台返回起始位置。

    自动打包机循环打包流程如图3所示。

打包机循环打包流社图
图3 打包机循环打包流社图

    打包好的盘卷挂在C型吊钩上,打包机控制系统向PF线控制系统发出打包完成指令。

    由打包工艺过程分析可知,打包机实现快速准确的打包控制,除了要求各个检测信号正常外,还必须要求升降台的高度位置要控制准确,压实车要快速预压和冲压就绪,打包线速度控制合适,线道架能快速关闭。升降台位置,2台压实车位置和4道打包线速度控制分别采用编码器G3,G1和G2 ,1S18一4518来实现,编码器型号选用6ES7 138}DA04-0ABO型高速计数模块24 VDC/100 kHz。

责任编辑:陈浩
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