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承鋼高線自動打包機(jī)PLC控制系統(tǒng)

1  引言
  自動打包機(jī)是現(xiàn)代高速線材生產(chǎn)線特有的設(shè)備,它集機(jī)械、電氣、液壓控制為一體,動作準(zhǔn)確,為現(xiàn)代化的線材生產(chǎn)線構(gòu)筑了一道靚麗的風(fēng)景線。
  我廠2004年9月從瑞典SUND-BIRSTA公司引進(jìn)的PCH-4KNB/5000P型打包機(jī),于2004年底投入使用。該設(shè)備位于高線的精整區(qū),對由P-F線的C型勾輸送過來的水平盤卷(卷重800~2800kg,外徑/內(nèi)徑為φ1250/850mm)進(jìn)行自動水平壓實(shí),并用打包線沿線卷方向成90°等分打四個平行接頭。
  打包后的線卷最小長度大約為600mm,大大方便了盤卷的儲藏、運(yùn)輸。
  本文首先結(jié)合瑞典方面提供的外文技術(shù)資料及自己的理解,對自動打包機(jī)的自動化構(gòu)成及動作過程進(jìn)行介紹。
  然后根據(jù)近兩年的現(xiàn)場維護(hù)經(jīng)驗(yàn),對該打包機(jī)日常維護(hù)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)分析。

2  控制系統(tǒng)配置
2.1  控制系統(tǒng)的硬件配置
  打包機(jī)的PLC系統(tǒng)是由一套S7 315-2DP和七套ET200S及一套E900組成,具體配置如圖1所示。

圖1     打包機(jī)PLC系統(tǒng)


  PLC主站采用西門子公司S7-300系列的CPU 315-2DP,通過DP網(wǎng)與其它從站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
  高速計數(shù)器模板型號為6ES7 138-4DA03-0AB0,共7塊,擁有脈沖編碼器7個。其中,G1、G2分別為1#、2#壓實(shí)車位置和速度反饋;G3為升降臺位置反饋;1S18、2S18、3S18、4S18為送線裝置的位置反饋。
2.2  控制系統(tǒng)的硬件配置
  (1) PLC軟件采用西門子的STEP7 V5.2;
  (2) HMI軟件采用Beijer Electronics公司的E_DESIGNER_V6.13。圖2為打包機(jī)的主畫面。

圖2     打包機(jī)主畫面

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    通過畫面可以看到打包機(jī)各部分的基本狀態(tài)。使用時只需通過畫面邊上的功能鍵即可進(jìn)行相應(yīng)操作和畫面的切換,簡單實(shí)用;
    具備調(diào)整功能,可對許多參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,例如壓實(shí)力、升降高度等;
    可提供打包機(jī)的診斷信息,當(dāng)打包機(jī)出現(xiàn)故障時,該系統(tǒng)將顯示有關(guān)的HMI畫面。

3  控制原理及功能
3.1  液壓系統(tǒng)
  液壓系統(tǒng)為打包機(jī)的核心部分,其工作的可靠性直接決定了打包機(jī)動作是否正??煽?,這其中油溫控制就成為打包機(jī)液壓控制部分的關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用PT100作為測量元件,測量值直接送入8#站的模擬量輸入模板的第一個通道PIW248。在PLC程序中,該溫度值每5s檢測一次,經(jīng)過程序工程量化后傳入數(shù)據(jù)塊DB80中的DBW0。
  油溫的控制要求:油溫T>65℃:報警并停泵;油溫T≥60℃:報警但不停泵;油溫T<20℃:報警但不停泵;油溫T<15℃:報警并停泵;油溫T<30℃:加熱器啟動;油溫T≥35℃:加熱器停止。
3.2  打包機(jī)主體 
  (1) 升降臺在兩個液壓缸的推動下,可沿垂直方向上下移動。實(shí)現(xiàn)壓實(shí)、打包操作期間,支撐盤卷并使其對正中心的功能,動作共分兩步。接近開關(guān)S10(升降臺初始位檢測)、編碼器G3(檢測升降臺高度)。升降臺的兩次升降高度均可由畫面更改;
  (2) 打包機(jī)的4套彎曲線道系統(tǒng)安裝在2#壓實(shí)車上,并由一根中心軸導(dǎo)向。打包機(jī)動作時,線道系統(tǒng)在液壓馬達(dá)的驅(qū)動下,向1#壓實(shí)車水平移動。接近開關(guān)S13(線道最前位)、S14(線道初始位)、S15(線道向前減速位)、S16(線道向后減速位);
  (3) 2#壓實(shí)車依靠車輪在軌道中移動,支撐可移動線道系統(tǒng)。壓實(shí)動作是由固定在軌道上的兩個液壓缸驅(qū)動。接近開關(guān)S6(2#壓實(shí)車初始位)、編碼器G2(2#壓實(shí)車前進(jìn)速度和位置)、光電開關(guān)S8(檢測2#壓實(shí)車進(jìn)入待打包線卷區(qū));
  (4) 1#壓實(shí)車與2#壓實(shí)車結(jié)構(gòu)相似,但其上面裝有4個送線機(jī)構(gòu),4個打包頭。接近開關(guān)S3(1#壓實(shí)車初始位)、編碼器G1(1#壓實(shí)車前進(jìn)速度和位置)、接近開關(guān)S12(檢測線道閉合)。送線機(jī)構(gòu)主要由送線輪和導(dǎo)輪組成,通過液壓馬達(dá)驅(qū)動。接近開關(guān)S4(檢測送線機(jī)構(gòu)中是否有線),編碼器S18(送線長度,控制送線/拉直捆線)。打包頭主要由扭結(jié)、剪切和夾緊機(jī)構(gòu)組成。整個打包頭可整體由送線位置S20(打包頭初始位)移至打包位置。S1(扭結(jié)裝置在扭結(jié)位),S2(扭結(jié)裝置在送線位),S3(扭結(jié)是否結(jié)束),S5(夾緊機(jī)構(gòu)中是否有線夾緊)。
  (5) 打包過程。當(dāng)帶有盤卷的鉤子停在打包機(jī)中心線位置,定位夾緊器閉合鎖定,并發(fā)出信號啟動打包機(jī)的工作循環(huán):
    線架電磁閥得電,氣動抱閘打開;
    1#、2#壓實(shí)車在液壓缸的驅(qū)動下同時向盤卷移動。同時,升降臺提升;

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    1#、2#壓實(shí)車壓實(shí)盤卷的同時線道系統(tǒng)閉合;
    送線機(jī)構(gòu)送出捆線;
    當(dāng)捆線經(jīng)過S4時,編碼器S18開始記8700個脈沖,當(dāng)線經(jīng)過S2后,再記395個脈沖,并且開始減速,一直到捆線夾緊位,線被夾住不動;
    捆線拉緊并將剩余的捆線送回線庫;
    完成扭結(jié),剪切裝置切斷打包線;
    線道系統(tǒng)后退;
    線道系統(tǒng)和壓實(shí)車返回初始位。同時升降臺下降至初始位,打包好的盤卷掛在C型鉤上。
對于最大盤卷整個過程大約32S。
  (6) 安全防護(hù)裝置。4KNB型打包機(jī)在安全方面借鑒了以往的經(jīng)驗(yàn),采取了一系列手段,保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。操作臺設(shè)置了檢修用鑰匙開關(guān),當(dāng)此開關(guān)被按下并拔下鑰匙后,則主操作臺不能進(jìn)行操作。四個送線機(jī)構(gòu)上的機(jī)旁箱均設(shè)置急停按鈕。一個便攜式操作箱,維修時可用來操作打包頭,此時,主操作臺上的一切操作都被禁止。只有當(dāng)操作箱插入主操作臺插座時,主操作臺才能進(jìn)行操作,否則,主操作臺上除緊急停車指令外,其它指令都被鎖定。

4  日常故障分析表
  如附表所示。

附表     日常故障現(xiàn)象分析及處理

5  結(jié)束語 
  打包機(jī)自瑞典SUND BIRETA引進(jìn)以來,雖然在使用中也曾出現(xiàn)過許多問題,但基本上滿足了當(dāng)初的合同要求,平均扭結(jié)失敗率小于0.4%,扭結(jié)抗拉強(qiáng)度大于原線材抗拉力的92%。系統(tǒng)采用S7-300與E900相結(jié)合的DP網(wǎng)通訊方式,控制精度高,可靠性強(qiáng),同時增強(qiáng)的系統(tǒng)自診斷功能,方便了維護(hù),提高了設(shè)備作業(yè)率。

 



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