呂玉波

摘 要 主要闡述棒材倒角機(jī)的設(shè)計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞 西門子SIMATIC S7-300；可編程控制器；倒角機(jī)

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0096-01

大型車間是特鋼事業(yè)部重要的棒材成材車間，在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺，一直是影響產(chǎn)品外觀形象及質(zhì)量檔次的重要問題，傳統(tǒng)的人工修磨工藝技術(shù)，雖然一定程度上能夠起到改善的作用，但一直不能徹底解決。為此，我廠自行開發(fā)研制了集自動上輥，自動車削，自動記數(shù)，自動齊頭，自動打捆為一體的倒角機(jī)。為適應(yīng)現(xiàn)場自動控制的要求，采用了西門子公司先進(jìn)的s7系列可編程控制器。

1 設(shè)計方案

系統(tǒng)控制原理：倒角機(jī)在棒材生產(chǎn)線中能夠完成自動上輥，自動車削，自動記數(shù)，，自動齊頭，自動打捆等動作，自動控制系統(tǒng)相應(yīng)的基本功能包括：①提供倒角機(jī)（車床）所需電源及完成相應(yīng)電氣動作；②控制液壓傳動系統(tǒng)，完成相應(yīng)動作；③檢測相應(yīng)工藝狀況及參數(shù)；④完成自動連鎖動作控制；⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

圖1 棒材倒角機(jī)工藝流程原理

棒材倒角機(jī)的各種動作主要是由液壓傳動系統(tǒng)和電機(jī)實現(xiàn)的，自動控制系統(tǒng)中，由根據(jù)預(yù)先編制好的程序指令，輸出各種動作來控制液壓閥或電機(jī)及車床，以實現(xiàn)不同的動作功能，同時從現(xiàn)場采集各種狀態(tài)參數(shù)，以實時監(jiān)控倒角機(jī)的運行。

2 系統(tǒng)的組成

2.1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)自動控制的要求，我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，使各種獨立的模塊之間可以進(jìn)行廣泛的組合，易于擴(kuò)展。整個控制系統(tǒng)主要由六部分組成：現(xiàn)場一次檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場總線I/O，操作機(jī)構(gòu)，CPU，上位機(jī)和應(yīng)用程序。

一次檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和對倒角機(jī)動作的直接控制；現(xiàn)場總線I/O接收一次元件采集到的數(shù)據(jù)，傳送至CPU進(jìn)行處理，并根據(jù)CPU的處理結(jié)果輸出控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)；操作機(jī)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場要求給出功能指令；CPU對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，并輸出控制信號；上位機(jī)完成畫面監(jiān)控；應(yīng)用程序用來實現(xiàn)CPU和上位機(jī)的功能。

2.2 系統(tǒng)各部分組成

1）檢測環(huán)節(jié)。現(xiàn)場檢測元件（傳感器，限位開關(guān)，光電開關(guān)等）、對各項工藝參數(shù)（壓力、溫度、液位、電流、電壓等等）和定位位置等進(jìn)行檢測采集，作為系統(tǒng)控制和故障診斷的依據(jù)。

2）操作機(jī)構(gòu)。通過操作臺或監(jiān)控畫面上的控制鈕給出功能指令，傳至CPU，CPU進(jìn)行計算處理后，輸出控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3）控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接收CPU的控制信號，由24V電磁閥控制液壓油路，完成撥鋼，加持，收集齊頭等動作；由電機(jī)完成滾道運送，車床車削等功能。

4）CPU。CPU是整個控制系統(tǒng)的核心部件，選用CPU315-2DP，1塊，它具有大型的程序存儲容量，并有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配制成分布的自動化結(jié)構(gòu)，易于今后的系統(tǒng)擴(kuò)展。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件，對I/O所采集到的各種信號數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，給上位機(jī)提供數(shù)據(jù)并接受上位機(jī)的操作指令，同時輸出控制信號給I/O來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成不同的動作。

5）工藝監(jiān)控。監(jiān)控功能由工控機(jī)帶顯示器來實現(xiàn)，監(jiān)控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進(jìn)行編制，主要包括倒角機(jī)整體工藝畫面和動作控制畫面，可以方便地監(jiān)控所有的工藝參數(shù)和運行狀態(tài)，并可以直接在畫面上控制倒角機(jī)的各個動作。

6）應(yīng)用程序。應(yīng)用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進(jìn)行編制，程序編寫過程如下：對系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置；設(shè)置變量表；編寫子程序；最后編寫主程序，根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對棒材倒角機(jī)的手動和自動控制過程。

3 系統(tǒng)特點

1）運行穩(wěn)定可靠，兼容性強(qiáng)。自動控制系統(tǒng)的設(shè)計采用了先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，現(xiàn)場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊，與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用，防護(hù)等級高，每一個I/O點都有自診斷功能，能夠適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

2）節(jié)約電纜，減小施工量?，F(xiàn)場I/O模塊全部安裝在現(xiàn)場，檢測、控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號直接連接到現(xiàn)場I/O模塊，只需一根總線和一根電源線即可把所有現(xiàn)場模塊與控制室中的CPU連接起來，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通信和控制功能。改變了過去所有現(xiàn)場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式，節(jié)約了大量電纜，并避免了因遠(yuǎn)距離敷設(shè)大量電纜而增加的施工量。

3）系統(tǒng)維護(hù)簡單方便。設(shè)計選型合理，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，故障率低。每個信號點都具有自診斷功能，通過故障指示燈即可快速判斷故障點，及時排除故障。遠(yuǎn)距離敷設(shè)電纜的減少，幾乎避免了以往常因電纜引發(fā)的故障，使系統(tǒng)維護(hù)工作變得更加簡單方便。

4 效果與效益

倒角機(jī)操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平，SIMATIC S7可編程控制器控制設(shè)備性能穩(wěn)定，維護(hù)方便，既降低了維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，又保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定暢行，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]段然.可編程控制技術(shù)在采樣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西北工業(yè)大學(xué)，2001.endprint

摘 要 主要闡述棒材倒角機(jī)的設(shè)計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞 西門子SIMATIC S7-300；可編程控制器；倒角機(jī)

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0096-01

大型車間是特鋼事業(yè)部重要的棒材成材車間，在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺，一直是影響產(chǎn)品外觀形象及質(zhì)量檔次的重要問題，傳統(tǒng)的人工修磨工藝技術(shù)，雖然一定程度上能夠起到改善的作用，但一直不能徹底解決。為此，我廠自行開發(fā)研制了集自動上輥，自動車削，自動記數(shù)，自動齊頭，自動打捆為一體的倒角機(jī)。為適應(yīng)現(xiàn)場自動控制的要求，采用了西門子公司先進(jìn)的s7系列可編程控制器。

1 設(shè)計方案

系統(tǒng)控制原理：倒角機(jī)在棒材生產(chǎn)線中能夠完成自動上輥，自動車削，自動記數(shù)，，自動齊頭，自動打捆等動作，自動控制系統(tǒng)相應(yīng)的基本功能包括：①提供倒角機(jī)（車床）所需電源及完成相應(yīng)電氣動作；②控制液壓傳動系統(tǒng)，完成相應(yīng)動作；③檢測相應(yīng)工藝狀況及參數(shù)；④完成自動連鎖動作控制；⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

圖1 棒材倒角機(jī)工藝流程原理

棒材倒角機(jī)的各種動作主要是由液壓傳動系統(tǒng)和電機(jī)實現(xiàn)的，自動控制系統(tǒng)中，由根據(jù)預(yù)先編制好的程序指令，輸出各種動作來控制液壓閥或電機(jī)及車床，以實現(xiàn)不同的動作功能，同時從現(xiàn)場采集各種狀態(tài)參數(shù)，以實時監(jiān)控倒角機(jī)的運行。

2 系統(tǒng)的組成

2.1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)自動控制的要求，我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，使各種獨立的模塊之間可以進(jìn)行廣泛的組合，易于擴(kuò)展。整個控制系統(tǒng)主要由六部分組成：現(xiàn)場一次檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場總線I/O，操作機(jī)構(gòu)，CPU，上位機(jī)和應(yīng)用程序。

一次檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和對倒角機(jī)動作的直接控制；現(xiàn)場總線I/O接收一次元件采集到的數(shù)據(jù)，傳送至CPU進(jìn)行處理，并根據(jù)CPU的處理結(jié)果輸出控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)；操作機(jī)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場要求給出功能指令；CPU對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，并輸出控制信號；上位機(jī)完成畫面監(jiān)控；應(yīng)用程序用來實現(xiàn)CPU和上位機(jī)的功能。

2.2 系統(tǒng)各部分組成

1）檢測環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場檢測元件（傳感器，限位開關(guān)，光電開關(guān)等）、對各項工藝參數(shù)（壓力、溫度、液位、電流、電壓等等）和定位位置等進(jìn)行檢測采集，作為系統(tǒng)控制和故障診斷的依據(jù)。

2）操作機(jī)構(gòu)。通過操作臺或監(jiān)控畫面上的控制鈕給出功能指令，傳至CPU，CPU進(jìn)行計算處理后，輸出控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3）控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接收CPU的控制信號，由24V電磁閥控制液壓油路，完成撥鋼，加持，收集齊頭等動作；由電機(jī)完成滾道運送，車床車削等功能。

4）CPU。CPU是整個控制系統(tǒng)的核心部件，選用CPU315-2DP，1塊，它具有大型的程序存儲容量，并有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配制成分布的自動化結(jié)構(gòu)，易于今后的系統(tǒng)擴(kuò)展。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件，對I/O所采集到的各種信號數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，給上位機(jī)提供數(shù)據(jù)并接受上位機(jī)的操作指令，同時輸出控制信號給I/O來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成不同的動作。

5）工藝監(jiān)控。監(jiān)控功能由工控機(jī)帶顯示器來實現(xiàn)，監(jiān)控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進(jìn)行編制，主要包括倒角機(jī)整體工藝畫面和動作控制畫面，可以方便地監(jiān)控所有的工藝參數(shù)和運行狀態(tài)，并可以直接在畫面上控制倒角機(jī)的各個動作。

6）應(yīng)用程序。應(yīng)用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進(jìn)行編制，程序編寫過程如下：對系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置；設(shè)置變量表；編寫子程序；最后編寫主程序，根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對棒材倒角機(jī)的手動和自動控制過程。

3 系統(tǒng)特點

1）運行穩(wěn)定可靠，兼容性強(qiáng)。自動控制系統(tǒng)的設(shè)計采用了先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，現(xiàn)場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊，與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用，防護(hù)等級高，每一個I/O點都有自診斷功能，能夠適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

2）節(jié)約電纜，減小施工量。現(xiàn)場I/O模塊全部安裝在現(xiàn)場，檢測、控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號直接連接到現(xiàn)場I/O模塊，只需一根總線和一根電源線即可把所有現(xiàn)場模塊與控制室中的CPU連接起來，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通信和控制功能。改變了過去所有現(xiàn)場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式，節(jié)約了大量電纜，并避免了因遠(yuǎn)距離敷設(shè)大量電纜而增加的施工量。

3）系統(tǒng)維護(hù)簡單方便。設(shè)計選型合理，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，故障率低。每個信號點都具有自診斷功能，通過故障指示燈即可快速判斷故障點，及時排除故障。遠(yuǎn)距離敷設(shè)電纜的減少，幾乎避免了以往常因電纜引發(fā)的故障，使系統(tǒng)維護(hù)工作變得更加簡單方便。

4 效果與效益

倒角機(jī)操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平，SIMATIC S7可編程控制器控制設(shè)備性能穩(wěn)定，維護(hù)方便，既降低了維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，又保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定暢行，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]段然.可編程控制技術(shù)在采樣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西北工業(yè)大學(xué)，2001.endprint

摘 要 主要闡述棒材倒角機(jī)的設(shè)計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞 西門子SIMATIC S7-300；可編程控制器；倒角機(jī)

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0096-01

大型車間是特鋼事業(yè)部重要的棒材成材車間，在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺，一直是影響產(chǎn)品外觀形象及質(zhì)量檔次的重要問題，傳統(tǒng)的人工修磨工藝技術(shù)，雖然一定程度上能夠起到改善的作用，但一直不能徹底解決。為此，我廠自行開發(fā)研制了集自動上輥，自動車削，自動記數(shù)，自動齊頭，自動打捆為一體的倒角機(jī)。為適應(yīng)現(xiàn)場自動控制的要求，采用了西門子公司先進(jìn)的s7系列可編程控制器。

1 設(shè)計方案

系統(tǒng)控制原理：倒角機(jī)在棒材生產(chǎn)線中能夠完成自動上輥，自動車削，自動記數(shù)，，自動齊頭，自動打捆等動作，自動控制系統(tǒng)相應(yīng)的基本功能包括：①提供倒角機(jī)（車床）所需電源及完成相應(yīng)電氣動作；②控制液壓傳動系統(tǒng)，完成相應(yīng)動作；③檢測相應(yīng)工藝狀況及參數(shù)；④完成自動連鎖動作控制；⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

圖1 棒材倒角機(jī)工藝流程原理

棒材倒角機(jī)的各種動作主要是由液壓傳動系統(tǒng)和電機(jī)實現(xiàn)的，自動控制系統(tǒng)中，由根據(jù)預(yù)先編制好的程序指令，輸出各種動作來控制液壓閥或電機(jī)及車床，以實現(xiàn)不同的動作功能，同時從現(xiàn)場采集各種狀態(tài)參數(shù)，以實時監(jiān)控倒角機(jī)的運行。

2 系統(tǒng)的組成

2.1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)自動控制的要求，我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，使各種獨立的模塊之間可以進(jìn)行廣泛的組合，易于擴(kuò)展。整個控制系統(tǒng)主要由六部分組成：現(xiàn)場一次檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場總線I/O，操作機(jī)構(gòu)，CPU，上位機(jī)和應(yīng)用程序。

一次檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和對倒角機(jī)動作的直接控制；現(xiàn)場總線I/O接收一次元件采集到的數(shù)據(jù)，傳送至CPU進(jìn)行處理，并根據(jù)CPU的處理結(jié)果輸出控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)；操作機(jī)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)場要求給出功能指令；CPU對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，并輸出控制信號；上位機(jī)完成畫面監(jiān)控；應(yīng)用程序用來實現(xiàn)CPU和上位機(jī)的功能。

2.2 系統(tǒng)各部分組成

1）檢測環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場檢測元件（傳感器，限位開關(guān)，光電開關(guān)等）、對各項工藝參數(shù)（壓力、溫度、液位、電流、電壓等等）和定位位置等進(jìn)行檢測采集，作為系統(tǒng)控制和故障診斷的依據(jù)。

2）操作機(jī)構(gòu)。通過操作臺或監(jiān)控畫面上的控制鈕給出功能指令，傳至CPU，CPU進(jìn)行計算處理后，輸出控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3）控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接收CPU的控制信號，由24V電磁閥控制液壓油路，完成撥鋼，加持，收集齊頭等動作；由電機(jī)完成滾道運送，車床車削等功能。

4）CPU。CPU是整個控制系統(tǒng)的核心部件，選用CPU315-2DP，1塊，它具有大型的程序存儲容量，并有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配制成分布的自動化結(jié)構(gòu)，易于今后的系統(tǒng)擴(kuò)展。智能化的診斷功能連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件，對I/O所采集到的各種信號數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，給上位機(jī)提供數(shù)據(jù)并接受上位機(jī)的操作指令，同時輸出控制信號給I/O來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成不同的動作。

5）工藝監(jiān)控。監(jiān)控功能由工控機(jī)帶顯示器來實現(xiàn)，監(jiān)控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進(jìn)行編制，主要包括倒角機(jī)整體工藝畫面和動作控制畫面，可以方便地監(jiān)控所有的工藝參數(shù)和運行狀態(tài)，并可以直接在畫面上控制倒角機(jī)的各個動作。

6）應(yīng)用程序。應(yīng)用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進(jìn)行編制，程序編寫過程如下：對系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置；設(shè)置變量表；編寫子程序；最后編寫主程序，根據(jù)工藝要求實現(xiàn)對棒材倒角機(jī)的手動和自動控制過程。

3 系統(tǒng)特點

1）運行穩(wěn)定可靠，兼容性強(qiáng)。自動控制系統(tǒng)的設(shè)計采用了先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，現(xiàn)場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊，與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用，防護(hù)等級高，每一個I/O點都有自診斷功能，能夠適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

2）節(jié)約電纜，減小施工量?，F(xiàn)場I/O模塊全部安裝在現(xiàn)場，檢測、控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號直接連接到現(xiàn)場I/O模塊，只需一根總線和一根電源線即可把所有現(xiàn)場模塊與控制室中的CPU連接起來，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的通信和控制功能。改變了過去所有現(xiàn)場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式，節(jié)約了大量電纜，并避免了因遠(yuǎn)距離敷設(shè)大量電纜而增加的施工量。

3）系統(tǒng)維護(hù)簡單方便。設(shè)計選型合理，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，故障率低。每個信號點都具有自診斷功能，通過故障指示燈即可快速判斷故障點，及時排除故障。遠(yuǎn)距離敷設(shè)電纜的減少，幾乎避免了以往常因電纜引發(fā)的故障，使系統(tǒng)維護(hù)工作變得更加簡單方便。

4 效果與效益

倒角機(jī)操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平，SIMATIC S7可編程控制器控制設(shè)備性能穩(wěn)定，維護(hù)方便，既降低了維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，又保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定暢行，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]段然.可編程控制技術(shù)在采樣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西北工業(yè)大學(xué)，2001.endprint