西门子s7-300 plc控制系统在打包机应用
西门子 S7-300 PLC 控制系统在承钢高 线自动打包机中的应用 发表于 2008/12/16 20:52:29 1 引言自动打包机是现代高速线材生产线特有的设备，它集机械、电气、液压控制为一体，动作准确，为现代化的线材生产线构筑了一道靓丽的风景线。我厂 2004 年 9 月从瑞典 SUND-BIRSTA 公司引进的 PCH-4KNB/5000P型打包机，于 2004 年底投入使用。该设备位于高线的精整区，对由 P-F 线的C 型勾输送过来的水平盘卷(卷重 8002800kg，外径/内径为 1250/850mm)进行自动水平压实，并用打包线沿线卷方向成 90°等分打四个平行接头。打包后的线卷最小长度大约为 600mm，大大方便了盘卷的储藏、运输。本文首先结合瑞典方面提供的外文技术资料及自己的理解，对自动打包机的自动化构成及动作过程进行介绍。然后根据近两年的现场维护经验，对该打包机日常维护中出现的故障进行总结分析。2 控制系统 配置2.1 控制系统的硬件配置打包机的 PLC 系统是由一套 S7 315-2DP 和七套 ET200S 及一套 E900 组成，具体配置如图 1 所示。PLC 主站采用西门子公司 S7-300 系列的 CPU315-2DP，通过 DP 网与其它从站进行数据通讯，并进行数据处理。高速计数器模板型号为 6ES7 138-4DA03-0AB0，共 7 块，拥有脉冲 编码器 7 个。其中，G1、G2 分别为 1#、2#压实车位置和速度反馈;G3 为升降台位置反馈;1S18、2S18 、3S18、4S18 为送线装置的位置反馈。2.2 控制系统的硬件配置(1) PLC 软件采用西门子的 STEP7 V5.2。(2) HMI 软件采用 Beijer Electronics 公司的 E_DESIGNER_V6.13。图 2为打包机的主画面。 通过画面可以看到打包机各部分的基本状态。使用时只需通过画面边上的功能键即可进行相应操作和画面的切换，简单实用。 具备调整功能，可对许多参数进行调整，例如压实力、升降高度等。 可提供打包机的诊断信息，当打包机出现故障时，该系统将显示有关的HMI 画面。3 控制原理及功能3.1 液压系统液压系统为打包机的核心部分，其工作的可靠性直接决定了打包机动作是否正常可靠，这其中油温控制就成为打包机液压控制部分的关键。本系统采用PT100 作为测量元件，测量值直接送入 8#站的模拟量输入模板的第一个通道PIW248。在 PLC 程序中，该温度值每 5s 检测一次，经过程序工程量化后传入数据块 DB80 中的 DBW0。油温的控制要求:油温 T>65:报警并停泵;油温 T60:报警但不停泵; 油温T20:报警但不停泵;油温 T15 :报警并停泵; 油温 T30:加热器启动; 油温 T35:加热器停止。3.2 打包机主体(1)升降台在两个液压缸的推动下，可沿垂直方向上下移动。实现压实、打包操作期间，支撑盘卷并使其对正中心的功能，动作共分两步。接近开关S10(升降台初始位检测)、编码器 G3(检测升降台高度 )。升降台的两次升降高度均可由画面更改;(2)打包机的 4 套弯曲线道系统安装在 2#压实车上，并由一根中心轴导向。打包机动作时，线道系统在液压马达的驱动下，向 1#压实车水平移动。接近开关 S13(线道最前位)、S14(线道初始位)、S15( 线道向前减速位)、S16(线道向后减速位);(3)2#压实车依靠车轮在轨道中移动，支撑可移动线道系统。压实动作是由固定在轨道上的两个液压缸驱动。接近开关 S6(2#压实车初始位)、编码器G2(2#压实车前进速度和位置)、光电开关 S8(检测 2#压实车进入待打包线卷区);(4)1#压实车与 2#压实车结构相似，但其上面装有 4 个送线机构，4 个打包头。接近开关 S3(1#压实车初始位)、编码器 G1(1#压实车前进速度和位置)、接近开关 S12(检测线道闭合 )。送线机构主要由送线轮和导轮组成，通过液压马达驱动。接近开关 S4(检测送线机构中是否有线)，编码器 S18(送线长度，控制送线/拉直捆线)。打包头主要由扭结、剪切和夹紧机构组成。整个打包头可整体由送线位置 S20(打包头初始位 )移至打包位置。S1(扭结装置在扭结位)，S2(扭结装置在送线位 )，S3(扭结是否结束)，S5(夹紧机构中是否有线夹紧)。 (5) 打包过程。当带有盘卷的钩子停在打包机中心线位置，定位夹紧器闭合锁定，并发出信号启动打包机的工作循环: 线架电磁阀得电，气动抱闸打开；1#、2#压实车在液压缸的驱动下同时向盘卷移动。同时，升降台提升；1#、2#压实车压实盘卷的同时线道系统闭合； 送线机构送出捆线； 当捆线经过 S4 时,编码器 S18 开始记 8700 个脉冲, 当线经过 S2 后,再记395 个脉冲,并且开始减速,一直到捆线夹紧位,线被夹住不动； 捆线拉紧并将剩余的捆线送回线库； 完成扭结，剪切装置切断打包线； 线道系统后退； 线道系统和压实车返回初始位。同时升降台下降至初始位，打包好的盘卷挂在 C 型钩上。对于最大盘卷整个过程大约 32S。(6)安全防护装置。4KNB 型打包机在安全方面借鉴了以往的经验，采取了一系列手段，保证了设备的安全运行。操作台设置了检修用钥匙开关，当此开关被按下并拔下钥匙后，则主操作台不能进行操作。四个送线机构上的机旁箱均设置急停按钮。一个便携式操作箱，维修时可用来操作打包头，此时，主操作台上的一切操作都被禁止。只有当操作箱插入主操作台插座时，主操作台才能进行操作，否则，主操作台上除紧急停车指令外，其它指令都被锁定。4 日常故障分析表如附表所示。5 结束语打包机自瑞典 SUND BIRETA 引进以来，虽然在使用中也曾出现过许多问题，但基本上满足了当初的合同要求，平均扭结失败率小于 0.4，扭结抗拉强度大于原线材抗拉力的 92。系统采用 S7-300 与 E900 相结合的 DP 网通讯方式，控制精度高，可靠性强，同时增强的系统自诊断功能，方便了维护，提高了设备作业率。
