S7-200PLC CN 在高速无扭控冷热轧圆盘条的应用

1. 前言
      无扭控冷热轧圆盘条（简称：高速线材）是热轧钢系列的一种，主要应用于楼宇建筑，桥梁建筑等其它工程项目的钢结构中。目前国内各大钢铁企业都有自己的生产线，各自的收集系统区域也大同小异，但主要的还是通过PLC等设备的控制，进行产品的收集与包装。以下结合我厂收集区中S7-200PLC CN在高速无扭控冷热轧圆盘条的应用做如下讲解。

2. 工艺过程要求
      在这条收集系统中由于线材经常卡钢，给运行中的设备带来一定的损坏，所以要求有操作员站，当设备运转时，操作员进行手动的操作。当线材从辊道上连续落入时，线材经鼻锥落入闭合的接钢爪，若芯棒旋转到位时，鼻锥上升，接钢爪打开，已落入接钢爪的线材全部穿过芯棒落入上升到位的接钢托板中，随着后续线材的慢慢落入，接钢拖板在变频器的带动下缓慢下降，直到接钢板上已存放三根完整的成品线材时，接钢拖板也降到下限位时，接钢爪闭合，鼻锥下落，接钢拖板打开，此时，芯棒A带成品线材正方向旋转到打包位置，芯棒B旋转到接钢位置，钢继续经鼻锥落入接钢爪，这一过程为半个周期。若芯棒B带成品线材反方向旋转到打包位置时，芯棒A旋转到接钢位置，和为一个过程周期。

3. 硬件结构及实现
     本系统所要求的I/O点数比较多，还有两组模拟量的输出，所以在选PLC时比较了CPU224与CPU226两种型号的PLC，因没有特殊要求所以选用CPU224类型的PLC，另加两块数字量I/O模块和两块模拟量模块，及MM440变频器一台。
 接钢拖板的升降是通过位置接近开关和电机连接转动轴的光电接近开关计数次数的信号传给PLC，通过PLC程序的运行，在不同位置给出不同的速度值，传递给MM440变频器进行位置和速度的控制。
思路：若程序运行时检测到接钢拖板在低限位接近开关212有信号时（I1.5有信号），并且电机连接转动轴的光电接近开关计数次数小于等于1，在变频器使能运行状态下，按拖板上升设定的速度上升，上升到光电接近开关计数次数（加记数）大于3而小与6时按托板上减速值运行。到托板高限位接近开关211有信号时（I1.4有信号）停止运行，此时；电机连接转动轴的光电接近开关计数次数等于6。同样在高限位接近开关211有信号时（I1.4有信号），在变频器使能运行状态下（反转），按拖板正常下降速度下降，当电机连接转动轴的光电接近开关计数（减记数）次数小于等于1时，按托板下减速值运行；到接钢拖板低限位接近开关212有信号时（I1.5有信号）停止运行，此时；电机连接转动轴的光电接近开关计数次数等于0。
 芯棒A和芯棒B是互为90度垂直的圆柱连接体，它们的旋转是通过接近开关101和102的相互作用传给PLC进行位置和速度的控制。通过模拟量模块控制调压阀，而达到控制芯棒旋转速度。
思路：若芯棒A在接钢位置，则芯棒A位置接近开关（接近开关101，102）都有信号，到位指示灯亮。芯棒A正方向旋转时，接近开关101，102无信号，旋转指示灯亮，按正转给定的速度旋转，当接近开关102再次有信号时，按正转减速速度给定值旋转，接近开关101再次亮时，按正旋转到位速度给定值旋转停止，到位指示灯亮，芯棒B到接钢位置；同样芯棒B反方向旋转时，接近开关101作为减速位，接近开关102作为停止位。
  鼻锥，接钢爪的运行是和接钢拖板，芯棒之间进行联锁的。
      思路：芯棒不旋转到位，接钢爪是不能打开的，同时鼻锥也不会升降的。接钢拖板的打开条件是接钢拖板到低限位时才允许打开；接钢拖板打开到位，接钢爪闭合，鼻锥下落到位，三者满足时芯棒才能旋转。
 变频器  通过空气断路器和交流接触器给变频器进行电源的合分闸操作，通过输出电抗器连接现场电机，电机的制动是通过机械抱闸来准确制动。速度给定是通过模拟量段子与模拟量输出模块的连接实现的。变频器的参数调整见附录1；
 操作员站  操作员站设立在现场，操作员可通过指示灯和现场状况手动操作每一步骤。

4. 注意事项
   变频器和PLC分装在两个配电柜中，由于现场其它电磁的干扰，传递给变频器的模拟量值经常失真，使原设定的速度未到达设计的效果。因次，在改进时使用屏蔽电缆并加金属软管，屏蔽层两端接地，改进后运转正常。
 由于配电柜到现场的距离大于100M，所以在变频器的输出端加合适的电抗器在接到拖板升降电机上。
 控制芯棒旋转速度的是调压电磁阀，其控制电压是0——10V的模拟量模块输出的直流电压，容易受到强电的干扰，所以线槽中的线必须强弱分开走。
 变频器的调试先根据原先设定的参数调整，再根据现状调试相应的参数，本装置中由于减加速处较多，而且运行距离短，所以斜坡上升和斜坡下降时间，以及加速时间的设置要根据现场运行状况来设置。

5. 总结
      本系统是PLC与变频器的典型应用，通过对模拟量的控制达到对系统速度和位置的控制，也达到了PLC与变频器的通讯，其结构简单，思路明确，及易实现设计的效果。