陳春旺

摘 要：本電氣控制系統(tǒng)主要應用西門子S7-200 PLC、TP-02G、ACS550變頻器、臺達伺服控制器等電器元件實現主動平盤放帶復繞機設備的運行功能。

關鍵詞：西門子PLC S7-200；文本顯示器；控制系統(tǒng)；剎車電磁閥

一、項目簡介

客戶屬于藥芯焊絲生產企業(yè)，根據客戶的工藝要求，首道工序需要將單盤鋼帶放置在設備的平盤放帶裝置上并漲緊固定，拉出一段鋼帶經過調節(jié)擺臂裝置后纏繞在收帶裝置的工字輪上。開始啟動設備，當這盤鋼帶在工字輪上纏繞完成后，再將下一盤鋼帶放在平盤放帶裝置上并漲緊固定，拉出一段鋼帶后，與之前纏繞在工字輪上的剛帶用鋼帶對焊機焊接好。再次啟動設備，完成這一盤鋼帶的纏繞操作，重復以上操作直至將工字輪纏滿鋼帶，完成本道工序產品的生產。此纏滿鋼帶的工字輪將供給下個工序使用。

二、硬件配置

為了提高控制系統(tǒng)的可靠性及滿足實現控制的要求，選擇西門子小型系列PLC S7-200作為控制系統(tǒng)的核心部件。

PLC數字量輸入點數的統(tǒng)計：1）啟動按鈕、停止按鈕、計米按鈕、急停開關、自動＼＼手動選擇開關等元件。2）測量鋼帶速度、長度及排線控制使用的接近開關。3）變頻器、變頻電機風機熱繼電器保護報警信號及伺服控制器報警信號。需要13個數字量輸入點。

PLC數字量輸出點數的統(tǒng)計：1）設備運行指示燈、故障指示燈。2）收帶和放帶變頻器啟?？刂?、排線伺服控制器啟?？刂啤?）收帶和放帶剎車電磁閥控制。需要7個數字量輸出點。

PLC模擬量輸入點數的統(tǒng)計：1）調節(jié)纏繞速度的電位器。2）測量擺臂位置的直線位移傳感器。需要2個模擬量輸入點。

PLC模擬量輸出點數的統(tǒng)計：1）收帶工字輪由變頻電機驅動。2）放帶平盤裝置由變頻電機驅動。3）鋼帶排線間距由伺服電機控制。對于變頻器及伺服控制器采用的是模擬量信號分別進行速度控制。需要3個模擬量輸出點。

經以上分析，選用西門子S7-200PLC系列中的緊湊型單元CPU 224XP CN和一個擴展模塊EM232，分別型號為6ES7 214-2BD23-0XB8和6ES7 232-0HB22-0XA8。

CPU 224XP CN集成14點數字量輸入，10點數字量輸出，2路模擬量輸入，1路模擬量輸出，可最多連接7個擴展模塊。16K字節(jié)程序和10K字節(jié)數據存儲空間。具有6路高速計數器，其中有4路30KHZ、2路200KHZ單相高速計數器。具有PID控制器功能。具有兩個RS485通訊和編程口，具有PPI通訊協(xié)議、自由方式通訊能力。

擴展模塊EM232具有2路模擬量輸出信號。

文本顯示器選用臺達品牌，型號為TP-02G。用于顯示鋼帶運行速度，纏繞長度及設定鋼帶排線間隙寬度等參數。

變頻器選用ABB品牌的ACS550系列變頻器。

伺服控制器選用臺達品牌的ASD系列控制器。

三、程序軟件設計

按照設備運行功能的要求，繪制設備控制系統(tǒng)的電氣原理圖。

根據系統(tǒng)所需要的控制功能，利用西門子STEP 7 MicroWIN SP6 編程軟件進行編輯程序，主要功能有：1）手動纏繞功能。2）自動纏繞功能。3）鋼帶速度控制功能。4）放帶速度PID控制功能。5）報警處理。6）自動計米停車功能。7）工字輪兩端排線補償功能。8）鋼帶排線間隙寬度調整功能。9）數字量，模擬量輸入輸出控制。10）與顯示文本器通訊功能。

通過臺達TPEditor 1.30編輯軟件編寫相應的文本顯示器程序。

四、設備調試

將制作完成的電氣控制柜與設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無誤后，開始給設備上電。將編寫好的西門子S7-200 PLC程序及文本顯示器程序下載到相應控制器里，再將收帶、放帶變頻器及排線伺服控制器的參數根據需要設定完畢，通過文本顯示器設定好擺臂擺動的最大值和最小值。

首先，測試手動纏繞功能，將鋼帶從平盤放帶裝置上拉出，經過調節(jié)擺臂裝置后纏繞在收帶工字輪上。在操作臺上選擇手動功能，按啟動按鈕運行設備，調節(jié)速度旋鈕開始進行鋼帶纏繞操作。檢查鋼帶在工字輪上的纏繞間隙，通過修改文本顯示器內的間隙參數來達到需要纏繞的間隙寬度。檢查鋼帶在工字輪排線時兩端是否平整，通過文本顯示器調整兩端排線補償參數來實現排線平整。檢查鋼帶調節(jié)擺臂裝置的位置是否合適，通過文本顯示器修改放帶速度的PID參數，實現放帶速度能夠根據擺臂位置與收帶速度匹配。當觀測到這次鋼帶纏繞即將結束時，在操作臺上按下計米按鈕，記憶本次纏繞鋼帶的長度。當鋼帶脫離平盤放帶裝置時，按停止按鈕停止設備運行，同時收帶、放帶剎車電磁閥自動配合完成剎車動作，完成本次纏繞工序。

其次，測試自動纏繞功能，將下一盤鋼帶從平盤放帶裝置上拉出，與上一盤纏繞完成的鋼帶通過鋼帶對焊機焊接好。在操作臺上選擇自動動功能，按啟動按鈕運行設備，設備將自動按設定的速度開始纏繞。當纏繞的鋼帶長度接近已經記憶的長度時，會自動降低速度運行，直到鋼帶脫離平盤放帶裝置時，自動停車傳感器檢測到信號后自動停止設備，同時收帶、放帶剎車電磁閥自動配合完成剎車動作，結束本次纏繞工序。

通過重復以上的操作，完成了若干工字輪鋼帶的纏繞工作，在設備操作性及運行平穩(wěn)性等方面均達到設計要求。

五、結語

上述主動平盤放帶復繞機自2015年5月在江蘇九州金屬制品有限公司運行至今，運行正常。通過以上應用，說明西門子PLC S7-200在平盤放帶復繞機控制系統(tǒng)的硬件及軟件設計應用上都具有很好的效果和經濟價值，值得推廣應用。

參考文獻：

[1]廖常初.S7-200PLC編程及應用（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008：14-21.