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蚁象公司将S7-200应用在KYS-1500/50型打捆机中

蚁象公司将S7-200应用在KYS-1500/50型打捆机中

 

1、引言

热带卷全自动打捆机是集机电液压于一体的全自动捆扎包装设备。由于打捆机的设计与制造难度较大,我国钢卷自动化打捆机设备一直依赖国外进口,无法满足热轧带钢在700°C高温下连续包装生产、钢材工业现代化生产和国际市场的包装运输及安全要求。改变钢铁企业目前的生产状况,提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。

2、KYS-1500/5D型自动打捆机的构成:

打捆机是由机、电、液压三部分组成:

机械系统:钢卷输送机构、钢卷旋紧机构、捆扎旋转头k头、送丝机构、捆丝压紧机构、剪切机构组成。

电气系统控制柜PLC可编程序控制器)、HMI人机界面)、电缆、检测元件。液压系统:液压站、液压电机、液压缸、电磁阀。其中电气系统是整个设备的控制系统,机械系统为设备的支撑系统,液压系统为设备的执行机构系统。

3、电气控制系统设计

3-1 电气控制系统的硬件设计:

基于设备的控制系统所需的I/O量,程序的设计及数据的存储,故障的诊断多方面的需要的,电气控制部分选择了S7-200系列PLC中的CPU226。它集成了24输入/16输出, 具有脉冲捕获,单相、两相计数功能,2个RS-485通迅接口,支持PPI和MPI的网络联接方式,它最多可以扩展7块I/O模块,根据功能需要扩展了两块16路输入模块和两块8路输出模块。为了实现现场监护和设备工作的在线模拟,人机信息交流,采用了性价比较高的HITECH HMI触摸屏

控制系统的电气方面:采用了24V直流电对液压缸、驱动电机和各液压阀的动作及方向的控制。由于所选  CPU226 型号不具有继电器输出功能,每个输出I/O点的电流最大不超过2A,而电磁阀、驱动电机的接触器等执行机构电流都超过这一电流限制。为了防止电流过大和驱动电路的短路对PLC造成损害,我们采用了继电器作为中间转换器件。由于继电器的线圈动作需要的电流较小,而它的主接线回路又可以承受较大的电流。从而使PLC控制继电器的动作来间接的控制电磁阀与驱动电机的动作,这即实现PLC的小电流输出对各电磁阀大电流控制的需要又起到了保护PLC输出点的目的。同时为了防止在工作中出现意外,系统中还配置了硬急停,当按下急停按钮时整个系统除了液压缸电机运行,其它的均处于当前位置并保持停止状态。

同时为了调试、维修及设备的维护,我们增加了手动/自动选择的控制方式。其工作原理为:当选择开关的控制旋钮旋转到手动控制时,允许手动操作控制继电器通断电,实现对系统各设备的控制,方便于对打捆机的初期的调试及后期的维护。当PLC程序检测到系统处于手动控制状态时,将不能执行设备的自动打捆程序。当选择开关的控制旋钮旋转到自动控制时,手动控制将失效,这时,PLC检测到系统处于自动控制状态,则运行自动打捆程序。

控制系统构成,如图(1)所示

  打捆机控制系统PLC及其扩展模块的I/O分配情况如图(2)所示。由图可知,在打捆机控制系统中,主要的检测元件有行程开关、限位开关、操作按钮、压力继电器和旋转编码器等。执行部件主要有钢卷输送电机、液压缸、液压电机、状态指示等。HMI触摸面板作为主要的显示、记录设备,用于参数设定、状态显示、故障检测、系统调试和数据记录等。减少了对PLC输人输出端口的需求。

                                                                                         图(2)

3-2电气系统的软件设计:

  由于热轧钢卷打捆机的控制系统是按一定的顺序进行动作,我们采用了顺序的控制方式来进行程序设计。按照系统要求,打捆机的程序分为三个子程序:手动控制、自动控制、数据采集(高速计数)。手动程序中每个动作相对孤立进行。自动控制程序中的打捆机的每个动作都对应一个相应的程序段,每个程序段的运行又是依靠上一程序段的实现为前提条件。数据采集(高速计数)对进丝头进行精确控制提供保障。在程序执行过程中,由主程序调用相关的子程序来完成打捆任务。主程序执行顺序图如图(3)所示:

                                                 图(3)

                                                     图(4)

  当PLC上电运行,在开始的运行周期中,首先执行程序扫描、进行程序初始化、程序调用并对系统进行自检判断系统是否有故障发生,能否正常运行。如果有故障发生,则程序重新进行扫描,若没有故障发生,则系统进入到子程序调用,进入系统工作状态。系统循环进行执行打捆工作,来满足工作需求。

  子程序跟据工艺需要,画出工作顺序流程图如图(4)所示,进行程序设计。 当操作盘发出一个打捆命令后,钢卷输入开始,当钢卷运行到位,送卷电机停止送卷,开始旋紧钢卷,当检测元件检测到旋紧达到一定的压力,旋紧电机停止工作。压丝机构进到位,送丝机构送丝,捆丝头压紧,抽丝机构将捆丝抽紧、压丝机构退回,捆丝压紧,捆丝剪切,捆丝头捆丝扭转达到+/-720°达到扭结压力打开捆丝头各机构复位,打捆流程完毕。跟据这一工作流程写出执行程序。

4 结束语

  热轧钢卷全自动打捆机是热轧钢卷包装设备的核心设备,其工作环境差,动作多,控制比较复杂,工作可靠性要求高,利用PLC设计的控制系统,以其良好的可靠性抗污性能,达到了工业现场设备控制的要求。采用本控制系统全自动打捆机,满足了型钢连轧后续精整工艺的要求,提高了包装速度和包装质量。同时,采用PWS6A00触摸屏大大改善了PLC控制系统的人机交互能力,便于实现设备的在线监视和离线交互式故障检测。

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