徐強(qiáng) 李維鈞 夏加兵 馮樹森

（太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司，山西臨汾041000）

液壓壓平機(jī)的PLC應(yīng)用

徐強(qiáng) 李維鈞 夏加兵 馮樹森

（太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司，山西臨汾041000）

首先介紹了臨鋼中板廠熱處理線20MN液壓壓平機(jī)設(shè)備工作原理、工藝流程以及PLC自動(dòng)化控制方案對(duì)提升設(shè)備控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性的重要作用等，然后詳細(xì)介紹了PLC系統(tǒng)配置以及SIEMENSS7-300型PLC自動(dòng)化控制在中板廠熱處理線20MN液壓壓平機(jī)自動(dòng)壓平板材工藝流程控制中的具體應(yīng)用機(jī)理。

自動(dòng)化PLC液壓壓平機(jī)

隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)節(jié)奏的加快，設(shè)備控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性提出了更高層次的要求。在這個(gè)過程中，PLC（可編程序控制器）自始至終扮演著一個(gè)非常重要的角色。PLC控制方案憑借其自身的模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布和易于用戶掌握等諸多優(yōu)勢(shì)已經(jīng)迅速成為能出色地完成大中型控制任務(wù)的最優(yōu)化方案。其中，SINMENS系列PLC以高性能的CPU、方便簡(jiǎn)約的模塊和豐富的編程工具已經(jīng)贏得諸多設(shè)計(jì)人員的青睞和首選，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、冶金和紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、樓宇自動(dòng)化、電器制造業(yè)等諸多領(lǐng)域。針對(duì)以上優(yōu)點(diǎn)，臨鋼中板廠熱處理生產(chǎn)線于2006年引進(jìn)了太重技術(shù)中心設(shè)計(jì)的液壓壓平機(jī)的PLC系統(tǒng)。

1 液壓壓平機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

全液壓壓平機(jī)要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的壓平工藝流程，有大量的一次原件（如油泵）和控制器件（如電磁閥、比例閥控制器、限位開關(guān)等）及測(cè)量元件（流量表、壓力表、液位計(jì)、編碼器、傳感器等）參與控制，另外，工藝流程要求嚴(yán)格，牽扯到眾多的機(jī)械、液壓、電氣間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和邏輯連鎖條件，因此，為了保證該系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定運(yùn)行并充分發(fā)揮各功能和自身的精度優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也本著降低成本和節(jié)省空間的原則，其控制系統(tǒng)由1臺(tái)SIEMENS S7-300型PLC來擔(dān)當(dāng)重任，將所有開關(guān)量和模擬量信號(hào)均進(jìn)入PLC進(jìn)行處理，參與全自動(dòng)壓平的工藝流程的控制，并完成與系統(tǒng)上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，真正做到了過程控制。

2 設(shè)備工作原理

20MN移動(dòng)壓頭式、預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)全液壓壓平機(jī)是用來對(duì)40～80mm厚、1500～3000mm寬、3000～12000mm長(zhǎng)且單張鋼板質(zhì)量不大于12t的鋼板進(jìn)行矯平矯直的設(shè)備。鋼板壓平利用過矯正原理，在鋼板彎曲處墊墊板，彎曲部位向下彎，兩端翹，則在鋼板上面（壓頭工作范圍內(nèi)）彎曲最大對(duì)稱點(diǎn)墊2塊墊板，在工作臺(tái)板上（鋼板彎曲最低點(diǎn)）墊1塊鋼板，壓頭向下加壓時(shí)，彎曲鋼板朝反方向略微彎曲，釋放壓力后，鋼板反彈成水平。反之，原理相同，鋼板上面墊1塊墊板，工作臺(tái)板上面墊2塊墊板。當(dāng)鋼板由推板送到工作位置時(shí)，上部運(yùn)輸鏈帶動(dòng)推頭橫移到鋼板彎曲處,托輥下降，大托輥再上升到第二設(shè)定高度（高于工作臺(tái)面200mm），根據(jù)鋼板彎曲的情況放置上、下墊鐵，完成壓平前的準(zhǔn)備工作。然后大托輥下降，壓頭壓下，進(jìn)入矯平過程。如此反復(fù)直至將鋼板矯平為止。壓頭壓平示意如見圖1，墊板尺寸見表1（彎曲度＜50mm）。

圖1 壓頭壓平示意圖

表1 墊板尺寸

其中，壓頭的壓平（給壓）過程完全由主液壓缸來驅(qū)動(dòng)，壓頭的升降及壓頭的橫移運(yùn)動(dòng)則是由輔液壓缸來完成。在壓頭作業(yè)前后，還必須按先后順序完成推頭前后移動(dòng)（靠液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)）和大托輥、機(jī)內(nèi)大托輥的升降移動(dòng)（靠輔缸完成），升降必須可靠到位，以此來提高設(shè)備作業(yè)時(shí)的安全系數(shù)。

3 工藝流程

全液壓壓平機(jī)全自動(dòng)壓平工藝流程：開始→機(jī)前托輥升→起吊放板材于機(jī)前托輥之上→機(jī)前托輥落下→機(jī)前推頭推移至機(jī)內(nèi)托輥處→機(jī)內(nèi)托輥升起→加墊塊→機(jī)內(nèi)托輥落下→移動(dòng)壓頭設(shè)定停點(diǎn)→快下轉(zhuǎn)慢下點(diǎn)→加壓點(diǎn)→保壓點(diǎn)（延時(shí)卸壓）→快回轉(zhuǎn)慢回點(diǎn)→回程停止，壓頭升起→推頭推移至機(jī)后托輥區(qū)域→機(jī)后托輥升起→鋼板吊離→機(jī)后托輥落下→結(jié)束。

4 PLC控制系統(tǒng)組成及說明

4.1 PLC控制系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)采用了1臺(tái)SIEMENSS7-300型PLC作為核心，主機(jī)架含1個(gè)POS307 5A，1個(gè)CPU 6ES7 315-2DP，1個(gè)接口模塊IM360，3個(gè)DI模塊，3個(gè)DO模塊，1個(gè)SM338定位模塊及1個(gè)AO模塊。DI和DO模塊主要是對(duì)24個(gè)接近開關(guān)、限位開關(guān)的開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)控制所有電磁閥的開閉，完成對(duì)相應(yīng)的液壓缸升/降移動(dòng)、加/卸載等的控制，還完成推頭移動(dòng)速度的控制；SM338定位模塊接收絕對(duì)式編碼器送回來的信號(hào)，完成對(duì)壓頭升降及橫移行程的測(cè)量；AO模塊是用來控制比例閥控器的，以此對(duì)主缸進(jìn)行預(yù)設(shè)壓力。

擴(kuò)展機(jī)架含1個(gè)POS3075A，1個(gè)接口模塊IM361，1個(gè)AO模塊，3個(gè)AI模塊，主要是通過控制各電磁閥控器來完成對(duì)主缸閥塊和輔缸閥塊速度及壓力的檢測(cè)和控制，同時(shí)對(duì)檢測(cè)到的壓力、流量、液位和溫度信號(hào)進(jìn)行處理，并把這一系列的信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行過程顯示。

ET200M從站含1個(gè)IM153，5個(gè)DI模塊，2個(gè)DO模塊，主要接收操作臺(tái)的按鈕、開關(guān)等電氣發(fā)訊元件信號(hào)，并通過狀態(tài)指示燈來顯示工作狀態(tài)。此外，該系統(tǒng)還有一大亮點(diǎn)就是采用了ET200B的緊湊型I/O系統(tǒng)，其輸出可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器和小容量的接觸器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多油泵的啟?？刂?，從而節(jié)省了大量的元器件和由此占用的空間。主站與從站及與上位機(jī)的通訊以MPI協(xié)議進(jìn)行，傳輸介質(zhì)為PROFIBUSDP網(wǎng)線。

4.2 PLC控制說明

（1）對(duì)壓頭及托輥、機(jī)內(nèi)托輥和推頭動(dòng)作的控制是通過PLC來驅(qū)動(dòng)相關(guān)的繼電器，然后去控制相關(guān)的24VDC液壓閥的通、斷電。

（2）主壓頭和輔助油缸壓力的控制是通過PLC的模擬量輸出模板來實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)比例液壓閥控制板輸入電壓（直流0～10V）的控制，從而達(dá)到控制液壓比例閥中液壓油流量的控制。

（3）前后推頭速度的控制也是由PLC的模擬量輸出模板來實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)比例液壓閥控制板輸入電壓（直流-10～+10V）的控制，然后去控制液壓馬達(dá)中液壓壓力及流量，達(dá)到對(duì)速度的控制。

（4）相關(guān)液壓泵、循環(huán)泵、冷卻泵及加熱器的啟?？刂剖峭ㄟ^操作按鈕、開關(guān)等相關(guān)器件，將信號(hào)傳輸給PLC的數(shù)字量輸入模板，然后由ET200B模板實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)油泵等的啟?？刂?。

（5）相關(guān)儀表檢測(cè)信號(hào)如油溫、油壓、液位等是由PLC的模擬量輸入模板完成對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的采集，通過程序處理和計(jì)算，得出最終的數(shù)據(jù)，并通過Wincc畫面顯示出來。

5 程序

該控制系統(tǒng)采用西門子Step75.3編程軟件LAD（梯形圖）編程，優(yōu)化了模塊的組態(tài)，操作工藝流程的連鎖、互鎖條件完善，能夠很方便地進(jìn)行過程監(jiān)控和故障診斷。

6 結(jié)語

由PLC參與控制的全液壓壓平機(jī)自投入運(yùn)行以來，已累計(jì)處理12000余噸各類各規(guī)格的板材，效果良好。PLC完全實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓平機(jī)工作過程的在線智能管理和控制，而且在設(shè)備控制、工藝過程控制方面以性能參數(shù)為目標(biāo)，具備自適應(yīng)和最佳化功能。尤其在自動(dòng)周期生產(chǎn)中使壓平機(jī)各機(jī)構(gòu)運(yùn)行達(dá)到最佳匹配，工作周期得以縮短，工作效率也在穩(wěn)步提升。

［1］馬寧，孔紅.S7-300PLC和MM440變頻器的原理與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

［2］徐國林,PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

［3］李長(zhǎng)久.PLC原理及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

（編輯：胡玉香）

Application of PLC for Hydraulic Flatter

XU Qiang LIWeijun XIA Jiabin FENG Shushen
（TISCO Linfen Iron＆Steel Co.,Ltd.,Linfen 041000,China）

This paper introduces principle,process and the role of PLC to improve precision and slability of 20 MN hydraulic flatter for plate heat treatment line and details the PLC system configuration and the application machanism of SIEMENS S7-300 type PLC in 20MN hydraulic flatter automatic control.

automation,PLC,hydraulic flattermachine

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TP273

A

2010-03-12

徐強(qiáng)（1981－），男，臨鋼中板廠技術(shù)員，助理工程師。Tel:13835389421，E-mail:xuq@sxlg.com.cn

1672-1152（2010）02-0036-02