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可编程控制器在倒角机中应用研究 摘 要主要阐述棒材倒角机的设计控制原理以及西 门子S7系列可编程控制器在倒角机系统的应用情况。 关键词西门子SIMATIC S7-300；可编程控制器；倒角 机 中图分类号：TM571文献标识码：A文章编号： 1671-7597 (2014) 10-0096-01 大型车间是特钢事业部重要的棒材成材车间，在过去几 十年间棒材成材切割后留有毛刺，一直是影响产品外观形象 及质量档次的重要问题，传统的人工修磨工艺技术，虽然一 定程度上能够起到改善的作用，但一直不能彻底解决。为此, 我厂自行开发研制了集自动上棍，自动车削，自动记数，自 动齐头，自动打捆为一体的倒角机。为适应现场自动控制的 要求，采用了西门子公司先进的s7系列可编程控制器。 1设计方案 系统控制原理：倒角机在棒材生产线中能够完成自动上 辐，自动车削，自动记数，，自动齐头，自动打捆等动作， 自动控制系统相应的基本功能包括：①提供倒角机(车床) 所需电源及完成相应电气动作；②控制液压传动系统，完成 相应动作；③检测相应工艺状况及参数；④完成自动连锁动 作控制；⑤完成显示操作、记录、报警等功能。工艺流程原 理如图1所示。 图1棒材倒角机工艺流程原理 棒材倒角机的各种动作主要是由液压传动系统和电机 实现的，自动控制系统中，由根据预先编制好的程序指令， 输出各种动作来控制液压阀或电机及车床，以实现不同的动 作功能，同时从现场采集各种状态参数，以实时监控倒角机 的运行。 2系统的组成 2.1系统基本结构 根据自动控制的要求，我们选用了 SIMATIC S7-300可 编程控制器模块化设计结构，使各种独立的模块之间可以进 行广泛的组合，易于扩展。整个控制系统主要由六部分组成: 现场一次检测元件和执行机构，现场总线I/O,操作机构， CPU,上位机和应用程序。 一次检测元件和执行机构主要完成对现场数据的采集 和对倒角机动作的直接控制；现场总线I/O接收一次元件采 集到的数据，传送至CPU进行处理，并根据CPU的处理结果 输出控制信号控制执行机构；操作机构根据现场要求给出功 能指令；CPU对各种数据进行计算处理，并输出控制信号； 上位机完成画面监控；应用程序用来实现CPU和上位机的功 能。 2.2系统各部分组成 1） 检测环节。现场检测元件（传感器，限位开关，光 电开关等）、对各项工艺参数（压力、温度、液位、电流、 电压等等）和定位位置等进行检测采集，作为系统控制和故 障诊断的依据。 2） 操作机构。通过操作台或监控画面上的控制钮给出 功能指令，传至CPU, CPU进行计算处理后，输出控制信号 给执行机构。 3） 控制执行机构。接收CPU的控制信号，由24V电磁 阀控制液压油路，完成拨钢，加持，收集齐头等动作；由电 机完成滚道运送，车床车削等功能。 4 ） CPUo CPU是整个控制系统的核心部件，选用 CPU315-2DP, 1块，它具有大型的程序存储容量，并有 PROFIBUS-DP主/从接口，可以配制成分布的自动化结构，易 于今后的系统扩展。智能化的诊断功能连续监控系统工作是 否正常，并记录错误和特殊系统事件，对I/O所采集到的各 种信号数据进行计算处理，给上位机提供数据并接受上位机 的操作指令，同时输出控制信号给I/O来控制执行机构完成 不同的动作。 5）工艺监控。监控功能由工控机带显示器来实现，监 控画面采用西门子PLC配套编程软件WINCC5. 1进行编制， 主要包括倒角机整体工艺画面和动作控制画面，可以方便地 监控所有的工艺参数和运行状态，并可以直接在画面上控制 倒角机的各个动作。 6）应用程序。应用程序采用西门子PLC配套编程软件 STEP7 5. 1进行编制，程序编写过程如下：对系统进行硬件 配置；设置变量表；编写子程序；最后编写主程序，根据工 艺要求实现对棒材倒角机的手动和自动控制过程。 3系统特点 1） 运行稳定可靠，兼容性强。自动控制系统的设计采 用了先进的现场总线技术，现场总线I/O采用德国图尔克I/O 模块，与西门子CPU以及配套的编程软件兼容通用，防护等 级高，每一个I/O点都有自诊断功能，能够适应现场恶劣的 环境。 2） 节约电缆，减小施工量。现场I/O模块全部安装在 现场，检测、控制和执行机构的信号直接连接到现场I/O模 块，只需一根总线和一根电源线即可把所有现场模块与控制 室中的CPU连接起来，实现整个系统的通信和控制功能。改 变了过去所有现场信号都通过电缆连接到控制室PLC的控制 方式，节约了大量电缆，并避免了因远距离敷设大量电缆而 增加的施工量。 3） 系统维护简单方便。设计选型合理，系统的稳定性 高，故障率低。每个信号点都具有自诊断功能，通过故障指 示灯即可快速判断故障点，及时排除故障。远距离敷设电缆 的减少，几