西門子PLC S7—300在藥芯焊絲軋拉一體機(jī)上的應(yīng)用

陳春旺

摘 要：隨著國內(nèi)藥芯焊絲生產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)不斷發(fā)展，生產(chǎn)藥芯焊絲的關(guān)鍵設(shè)備藥芯焊絲成型機(jī)逐步采用軋拉一體機(jī)形式。本電氣控制系統(tǒng)就是根據(jù)當(dāng)前的需要而設(shè)計(jì)的，將軋絲成型及拉絲工藝集成在一體，主要應(yīng)用西門子S7-300 PLC、觸摸屏PWS6A00T-P、ACS550變頻器、臺(tái)達(dá)伺服控制器、編碼器等電器元件實(shí)現(xiàn)藥芯焊絲軋拉一體機(jī)設(shè)備中的運(yùn)行功能，具有很好的可靠性，操作性。

關(guān)鍵詞：西門子PLC S7-300；觸摸屏；變頻器；控制系統(tǒng)；直線位移傳感器

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，藥芯焊絲軋拉一體機(jī)主要有以下幾部分組成：（1）鋼帶主動(dòng)放帶裝置。（2）放線張力控制裝置。（3）鋼帶加熱、清洗、烘干裝置。（4）鋼帶軋制成型裝置。（5）藥粉送粉裝置。（6）藥芯焊絲拉絲裝置。（7）收線張力控制裝置。（8）藥芯焊絲收線裝置。

我公司設(shè)計(jì)的藥芯焊絲軋拉一體機(jī)在運(yùn)行過程中要保證鋼帶在放線張力控制裝置處保持恒定的張力，減少對(duì)整機(jī)速度的影響。在整機(jī)升速和降速過程中，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，且具有操作方便性。

二、硬件配置

為提高電氣控制系統(tǒng)的可靠性及滿足實(shí)現(xiàn)控制要求，選擇西門子緊湊型PLC S7-300系列作為控制系統(tǒng)核心部件。

PLC數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：（1）在操作方面根據(jù)需要有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、計(jì)米按鈕、急停開關(guān)、自動(dòng)＼＼手動(dòng)選擇開關(guān)、軋絲加速按鈕、軋絲減速按鈕、拉絲點(diǎn)動(dòng)按鈕、軋絲前聯(lián)旋鈕、軋絲后聯(lián)旋鈕、拉絲前聯(lián)旋鈕、拉絲后聯(lián)旋鈕等元件。（2）測(cè)量鋼帶速度、長度。（3）變頻器、變頻電機(jī)風(fēng)機(jī)熱繼電器報(bào)警及伺服控制器報(bào)警輸入信號(hào)。共需95個(gè)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、設(shè)備故障指示燈。（2）軋絲、拉絲、收線、放線變頻器啟停控制、送粉伺服控制器啟?？刂?。（3）拉絲、收線、放線剎車電磁閥控制。共需29個(gè)輸出點(diǎn)。

PLC模擬量輸入點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：（1）拉絲罐處擺臂直線位移傳感器。（2）放線張力控制裝置處直線位移傳感器。（3）收線張力控制裝置處直線位移傳感器。共需7路輸入。

PLC模擬量輸出點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)：（1）軋絲、拉絲變頻器速度輸入信號(hào)。（2）收線、放線變頻器速度輸入信號(hào)。（3）送粉伺服控制器速度輸入信號(hào)。共需14路輸出。

經(jīng)以上分析，選用西門子S7-300 PLC系列中的CPU313C及擴(kuò)展模塊，如下：

（1）CPU313C 6ES7 313-5BG04-0AB0 1個(gè)

（2）SM321 6ES7 321-1BL00-0AA0 3個(gè)

（3）SM322 6ES7 322-1BL00-0AA0 1個(gè)

（4）SM331 6ES7 331-7FK02-0AB0 1個(gè)

（5）SM332 6ES7 332-5HF00-0AB0 1個(gè)

（6）SM332 6ES7 332-5HD01-0AB0 1個(gè)

CPU313C是一種緊湊型CPU，用于對(duì)過程處理能力和響應(yīng)時(shí)間要求很高的應(yīng)用。CPU313C集成24個(gè)數(shù)字量輸入，16個(gè)數(shù)字量輸出，4路模擬量輸入，2路模擬量輸出，可最多連接31個(gè)擴(kuò)展模塊。64KB高速RAM和MMC（最大8M）程序裝載存儲(chǔ)器。具有3個(gè)計(jì)數(shù)器（最高30KHZ），3個(gè)通道用于頻率測(cè)量（最高30KHZ）。具有PID控制器功能。具有多點(diǎn)接口（MPI）通訊和編程口。

觸摸屏選用臺(tái)灣海泰克品牌，型號(hào)為PWS6A00T-P。用于顯示鋼帶運(yùn)行速度，焊絲成品長度、重量，直線位移傳感器數(shù)值。設(shè)定點(diǎn)動(dòng)速度，設(shè)定聯(lián)動(dòng)速度，設(shè)定整機(jī)速度，設(shè)定軋絲軋輥速度配方，設(shè)定拉絲罐焊絲線徑配方，藥粉送粉配方等參數(shù)。

變頻器選用ABB品牌的ACS550系列變頻器。

送粉伺服控制器選用臺(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 V5.5 編程軟件進(jìn)行編輯程序，主要功能有：（1）手動(dòng)送粉功能。（2）自動(dòng)送粉功能。（3）鋼帶速度控制功能。（4）放帶速度PID控制功能。（5）放帶速度PID控制功能。（6）軋輥、拉絲罐速度控制功能。（7）自動(dòng)計(jì)米停車功能。（8）故障報(bào)警處理功能。（9）各電機(jī)剎車電磁閥控制功能。（10）各電機(jī)變頻器控制功能。（11）編碼器測(cè)速功能。（12）與觸摸屏通訊功能。

通過海泰克觸摸屏HITECH_ADP V6.5.0 編輯軟件編寫相應(yīng)的人機(jī)界面程序。

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，再用萬用表檢查確認(rèn)無誤后上電。將編寫好的西門子S7-300 PLC程序及觸摸屏程序下載到相應(yīng)控制器里。再將各變頻器及送粉伺服控制器的參數(shù)根據(jù)需要設(shè)定好。通過觸摸屏查看拉絲罐之間擺臂位置處的直線位移傳感器的數(shù)值，并設(shè)定擺動(dòng)最大值和最小值。將所需要的設(shè)備運(yùn)行速度及軋絲、拉絲工藝配方等參數(shù)輸入到觸摸屏內(nèi)。

按照生產(chǎn)焊絲操作流程逐步進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)在觸摸屏里修正各變頻器控制參數(shù)，使拉絲模具處的擺臂位置和收、放線張力輪的擺動(dòng)量盡量小和平穩(wěn)。然后測(cè)量成品藥芯焊絲的藥粉填充率，通過調(diào)整觸摸屏里送粉配方參數(shù)使之滿足生產(chǎn)要求。通過校正計(jì)米，計(jì)重停車等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，達(dá)到設(shè)定重量后自動(dòng)停車功能。

通過以上的操作，完成若干工字輪藥芯焊絲生產(chǎn)工作，在設(shè)備操作及運(yùn)行平穩(wěn)性等方面均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)語

上述藥芯焊絲軋拉一體機(jī)自2010年12月在北京金威焊材有限公司運(yùn)行至今，運(yùn)行正常。通過以上應(yīng)用，說明西門子PLC S7-300在藥芯焊絲軋拉一體機(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。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)（第1版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：21-34.