PLC在剪板机中的应用.doc

申报职称论文PLC在剪板机控制系统中的应用毕华锋摘要: 随着科学技术的发展，可编程序控制器（PLC）在各领域中得到越来越广泛的应用。本论文介绍剪板机的工艺过程、控制要求、并且选用西门子S7-200 CPU 224 PLC对该系统进行控制 ，用梯形图、语句表、功能图对程序进行设计，能够实现手动、自动操作功能，可以满足控制的要求。关键词：可编程逻辑控制器（PLC）、梯形图、顺序功能图、剪刀、压辊。Abstract: Along with the technical development of science, the programmable preface controller( PLC) gets the more and more extensive application in each realm.This thesis introduction shears the craft process of the trigger, control to request, and choose to use SIEMENS s7-200 CPU 224 PLC to carry on the control to that system, use the trapezoid graph, the language a form, the function graph to carry on the design to the procedure, can move, automatic operation function, can satisfy the request of the control.Keywords: PLC、trapezoid graph、 ordinal function graph、shears、pinch roll一 引言剪板机在冶金行业里有广泛的应用，特别在板带生产线上是不可缺少的重要设备，它运行的可靠性直接关系到生产的正常流程。要提高剪板机的可靠性就要采用准确的控制方法，目前大多采用PLC可编程序控制器进行控制，它比传统的继电器接触器控制系统精度高、可维护性强、容易扩展。以下是我结合我们厂的情况对剪板机进行我自己的设计。二 剪板机的工艺过程与控制要求1剪板机的动作 剪板机的动作示意图如图一，它是垂直位移的机械设备，用来将带钢从上至下剪断。下降 上升 下降 上升剪刀压辊右行送料（图一）剪板机的动作示意图2工艺过程与控制要求送料装置由一台不可逆电机驱动，剪刀和压辊的动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制，它们分别由双线圈两位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，剪刀下降；当下降电磁阀断电时，剪刀下降停止。只有当上升电磁阀通电时，剪刀才上升；当上升电磁阀断电时，剪刀上升停止。同样，压辊的动作与剪刀相同。剪板机的动作过程如图二所示。从初始状态开始，按下启动按钮，电机右转驱动带钢料右行至右限位时停止；此时压辊的下降电磁阀通电，压辊下降，下降到底时，压紧带钢后压力继电器动作，压辊保持压紧；剪刀下降电磁阀通电，下降到碰到下限位开关时，下降电磁阀断电，下降停止；压辊和剪刀的上升电磁阀同时通电，上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止，回到初始状态。至此，剪板机完成了一个周期的五个动作。启动带钢右移1带钢右位初始状态上限右限342上限 下降 5 KA 下限上升剪断带钢（图二）剪板机的动作过程剪板机的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。（1） 手动操作：就是用按钮操作对剪板机的每一步运动单独进行控制。（2） 自动操作：就是剪板机从初始状态开始，按一下启动按钮，自动完成一个周期的动作后停止。3 操作面板布置图三为操作面板布置图。接通I1.0是手动操作方式。按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到“送料”位置时，按下启动按纽，电机右转带动带钢右行；按下停止按纽，电机停止送料。同样方法可操作压辊和剪刀。接通I1.1是自动操作方式。剪板机在初始状态时，按下启动按纽，剪板机自动完成一个周期的动作，回到初始状态。 压辊上/下I1.3 自动I1.1送料 I1.2 剪刀上/下 I1.4 手动I1.0 工作方式选择 加载选择 启动/停止 I0.5 I0.6 IIIIII I（图三）操作面板布置图4输入/输出端子地址分配我设计的剪板机控制系统所选择的PLC是德国西门子公司生产的S7-200 CPU 224，它的主要性能指标为：用户存储器类型是EEPROM、本机I/O点有14入/10出共24点、可以扩展最多7个模块、最大可扩展为168点数字量或者35点模拟量的输入和输出；具有6个独立30KHz高速计数器、2路独立的20KHz高速脉冲输出端、1个RS-485通信/编程口、具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由通讯方式。还增加了一些数学指令，有较强控制能力,非常适合于小点数的控制系统。通过I/O点的扩展，可以组成更大的系统，为今后设备的改造提供了便利。图四是S7-200 CPU 输入/输出端子地址分配图。剪板机控制系统共使用了12个输入量，5个输出量。 右 压 剪 压 剪 行 KM 辊 YV1 刀 YV2 辊 YV3 刀 YV4 送 下 下 上 上 料 降 降 升 升Q0.0 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 AIMATIC CPU224 S7-200I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4y压 手 自 送 压 剪 压剪 右 剪 压 启 停 动 动 料 辊 刀 辊 刀 限 刀 力 上 上 上 上 位 下 继 动 止 下 下 限 限 限 电加载选择工作方式器（图四）输入/输出端子分配三 剪板机控制系统程序设计1整体程序结构剪板机的整体程序机构如图五所示。若选择手动操作方式，I1.0断开，接着执行手动操作程序。手动操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。手动操作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。LDN I1.0 LD I1.1 LBL 2JMP 1 A I0.5 LD SM0.0 LBL 1 S M1.0,1 END LDN I1.1 LD I0.6JMP 2 R M1.0,1语句表手动操作程序LBL自动操作程序LBLI1.01(JMP)1I1.12（JMP）I1.1 I0.5M1.0（ S ）1I0.6M1.0 （ R ）12SM0.0（END）梯型图（图五）整体程序结构2手动操作的程序图六是实现手动操作工作的梯形图。为防止发生误动作，插入了一些安全连锁电路。例如，将加载开关扳到“右行送料”挡，按下启动按钮，电机驱动右行送料；按下停止按钮，电机停止。这两个动作只能当剪刀和压辊处在上限位置时才能执行（即为安全起见，设上限安全连锁保护）。将加载选择开关扳到“压辊上/下”挡，按下启动按钮，执行下降；按停止按钮，上升。将加载选择开关扳到“剪刀上/下”挡，按启动按钮，下降；按停止按钮，上升。I1.2I0.0I0.1I0.5Q0.0 （ S ） 右行送料1I0.6Q0.0 （ R ）送料停止1I1.3I0.5 Q0.6Q0.4（ ） 压辊下降I0.6 Q0.4Q0.6 （ ） 压辊上升I1.4I0.5 Q0.7Q0.5（ ）剪刀下降I0.6 Q0.5Q0.7（ ）剪刀上升梯形图LD I1.2 LD I1.3 LD I1.4A I0.0 LPS LPS A I0.1 A I0.5 A I0.5 LPS AN Q0.6 AN Q0.7A I0.5 = Q0.4 = Q0.5S Q0.0,1 LPP LPP LPP A I0.6 A I0.6A I0.6 AN Q0.4 AN Q0.5R Q0.0,1 = Q0.6 = Q0.7语句表（图六）手动操作梯形图3自动操作程序图七为剪板机自动操作流程图（或称功能图），图八是它对应的梯形图。PLC由STOP转为RUN时,初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。当剪板机处在初始状态时，将状态继电器S0.0置1，这是第一步。按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1，同时将原工作状态继电器S0.0清零，输出继电器Q0.0得电，送料电机接触器KM得电，执行送料动作，当带钢料右行碰到右限位时，I0.2接通,将状态继电器S0.2置1，同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器Q0.4得电，送料停止，执行压辊下降动作；当下降到位时，I0.4接通，将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，输出继电器QO.5和Q0.4得电，执行压辊保持和剪刀下降的动作；当剪刀下降碰到下限位时，将状态继电器S0.4置1，同时将状态继电器S0.3清零，输出继电器Q0.6和Q0.7得电，剪刀停止下降，执行剪刀和压辊的上升动作；当剪刀和压辊上升碰到各自的上限位开关时，I0.1和I0.0接通,完成了一个周期的自动动作,回到初始状态.。如果在运行的过程中，突然断电的情况发生，整个系统都停在原位。恢复供电时，需要先用手动操作恢复到初始状态才能实现自动控制功能。SM0.1S0.0 （初始状态）I0.5 Q0.0S0.1 （ ）右行送料I0.2 S0.2 Q0.4 （ ） 压辊下降 I0.4 Q0.5S0.3（ ） 剪刀下降Q0.4I0.0I0.3（ ） 压辊下降I0.1Q0.6S0.4（ ） 压辊上升Q0.7（ ） 剪刀上升（图七）自动操作功能图SM0.1 S0.0（ S ） 1S0.0SCRI0.0 I0.1 I0.5 S0.1（SCRT）（SCRE）S0.1SCRSM0.0 Q0.0I0.3 S0.4（ ）（SCRT）I0.2 S0.2 （SCRE）（SCRT）S0.4SCR（SCRE）SM0.0 Q0.6S0.2（ ）SCRQ0.7（ ）SM0.0Q0.4I0.0 I0.1 S0.0（ ）（SCRT）I0.4 S0.3（SCRT）（SCRE）（SCRE）S0.3SCRSM0.0 Q0.4（ ）Q0.5（ ）(图八)自动操作梯形图四 结束语 该剪板机控制系统能够满足一般中小型企业的生产要求，充分考虑到西门子S7-200 PLC的经济性和实用性,值得在要求精度不太高的生产工艺上推广，尤其对