S7-200 PLC在熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)中的應(yīng)用（職稱論文原稿可修改）

S7-200PLC在熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)中的應(yīng)用XXX摘要：本文著重介紹了基于西門子S7-200PLC的熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、軟硬件組成、程序開發(fā)、實(shí)際應(yīng)用、HMI等內(nèi)容，論述了各主要環(huán)節(jié)的控制部分以及控制要求。關(guān)鍵詞：自動(dòng)打捆機(jī)；控制；S7-200；程序開發(fā)

1引言熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)是集機(jī)電液壓于一體的全自動(dòng)捆扎包裝設(shè)備。由于打捆機(jī)的設(shè)計(jì)與制造難度較大，國內(nèi)鋼卷自動(dòng)化打捆機(jī)設(shè)備大部分依賴國外進(jìn)口。國內(nèi)自主開發(fā)的熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)的自動(dòng)化部分采用PLC（可編程序控制器）控制、配合HMI（人機(jī)界面），很好的實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場對(duì)打捆工藝的需求，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。2系統(tǒng)組成及主要工藝熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)的組成包括機(jī)械部分、電氣部分、液壓部分。機(jī)械部分由鋼卷輸送機(jī)構(gòu)、鋼卷旋緊機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)、捆絲壓緊機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)組成；電氣部分由控制柜、PLC、HMI、電纜、檢測(cè)儀表；液壓部分由液壓站、液壓電機(jī)、液壓缸、電磁閥。其中電氣系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)為設(shè)備的支撐系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)為設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。當(dāng)操作人員通過操作盤或觸摸屏發(fā)出一個(gè)打捆命令后，鋼卷輸送開始，當(dāng)鋼卷運(yùn)行到位，送卷電機(jī)停止送卷，開始旋緊鋼卷，當(dāng)檢測(cè)元件檢測(cè)到旋緊達(dá)到一定的壓力，旋緊電機(jī)停止工作。壓絲機(jī)構(gòu)進(jìn)到位，送絲機(jī)構(gòu)送絲，捆絲頭壓緊，抽絲機(jī)構(gòu)將捆絲抽緊、壓絲機(jī)構(gòu)退回，捆絲壓緊，捆絲剪切，捆絲頭捆絲扭轉(zhuǎn)達(dá)到+/-720°達(dá)到扭結(jié)壓力打開捆絲頭各機(jī)構(gòu)復(fù)位，打捆流程完畢。3控制系統(tǒng)3.1硬件熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)的控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC中的CPU226。它集成了24輸入/16輸出，具有脈沖捕獲及計(jì)數(shù)功能，內(nèi)部有2個(gè)RS-485通迅接口，支持PPI和MPI的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式，CPU226最多可以擴(kuò)展7塊I/O模塊，根據(jù)功能需要擴(kuò)展了兩塊16路輸入模塊和兩塊8路輸出模塊。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)護(hù)和設(shè)備工作的在線模擬，人機(jī)信息交流，采用了性價(jià)比較高的西門子MP377觸摸屏?？刂葡到y(tǒng)的電氣方面：采用了24V直流電對(duì)液壓缸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和各液壓閥的動(dòng)作及方向的控制。由于所選CPU226型號(hào)不具有繼電器輸出功能，每個(gè)輸出I/O點(diǎn)的電流最大不超過2A，而電磁閥、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的接觸器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)電流都超過這一電流限制，為了防止電流過大和驅(qū)動(dòng)電路的短路對(duì)PLC造成損害，系統(tǒng)采用了繼電器作為中間轉(zhuǎn)換器件。由于繼電器的線圈動(dòng)作需要的電流較小，而它的主接線回路又可以承受較大的電流，從而使PLC控制繼電器的動(dòng)作來間接的控制現(xiàn)場電磁閥和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)PLC的小電流輸出對(duì)各電磁閥大電流控制的需要，起到了保護(hù)PLC輸出點(diǎn)的目的。同時(shí)為了防止在工作中出現(xiàn)意外，系統(tǒng)中還配置了硬急停，當(dāng)按下急停開關(guān)或停止按鈕時(shí)整個(gè)系統(tǒng)除了液壓缸電機(jī)運(yùn)行，其它的設(shè)備均處于當(dāng)前位置并保持停止?fàn)顟B(tài)。同時(shí)為了調(diào)試、維修及設(shè)備的維護(hù)，增加了手動(dòng)／自動(dòng)選擇的控制方式。其工作原理為:當(dāng)選擇開關(guān)的控制旋鈕旋轉(zhuǎn)到手動(dòng)控制時(shí)，允許手動(dòng)操作控制繼電器通斷電，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備的控制，方便于對(duì)打捆機(jī)的初期的調(diào)試及后期的維護(hù)。當(dāng)PLC程序檢測(cè)到系統(tǒng)處于手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，整個(gè)將不能執(zhí)行設(shè)備的自動(dòng)打捆程序。當(dāng)選擇開關(guān)的控制旋鈕旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)控制時(shí)，手動(dòng)控制將失效，這時(shí)，PLC檢測(cè)到系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)，則運(yùn)行自動(dòng)打捆程序，手動(dòng)模式的操作權(quán)限高于自動(dòng)模式，當(dāng)現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時(shí)，可隨時(shí)停止設(shè)備。在打捆機(jī)控制系統(tǒng)中，主要的檢測(cè)元件有行程開關(guān)、限位開關(guān)、操作按鈕、壓力繼電器和旋轉(zhuǎn)編碼器等。執(zhí)行部件主要有鋼卷輸送電機(jī)、液壓缸、液壓電機(jī)、狀態(tài)指示等。觸摸屏MP377與S7-200組成了很好的自動(dòng)化控制與人機(jī)交互平臺(tái)，觸摸屏MP377具有ARM處理器，主頻達(dá)到400MHz，64MDDR內(nèi)存，集成的工業(yè)以太網(wǎng)接口，通過以太網(wǎng)，使程序下載速度大大提高。觸摸屏MP377的圖符界面采用方式是菜單交互方式，編輯人員使用圖符來代表文本菜單的各個(gè)菜單項(xiàng)，其優(yōu)點(diǎn)是形象、逼真地反映菜單的功能，使后續(xù)的維護(hù)人員對(duì)畫面的理解、學(xué)習(xí)和操作變得更加容易。HMI觸摸屏MP377作為主要的顯示、記錄設(shè)備，用于參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)顯示、故障檢測(cè)、系統(tǒng)調(diào)試和數(shù)據(jù)記錄等。減少了對(duì)PLC輸入輸出端口的需求。3.2軟件設(shè)計(jì)熱帶卷全自動(dòng)打捆機(jī)的移動(dòng)工程師站采用微軟英文版WindowsXP作為操作系統(tǒng)，編程軟件安裝STEP

7-Micro/WIN

V4.0

SP6。西門子STEP7-Micro/WIN編程軟件是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的西門子S7-200PLC編程軟件，適用于所有西門子S7-200PLC機(jī)型軟件編程，能夠解決小型現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。西門子STEP7-Micro/WIN提供軟件工具調(diào)試和測(cè)試程序，包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)、為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)、強(qiáng)制變量值等。標(biāo)準(zhǔn)的STEP7軟件包配3種基本編程語言，即梯形圖、功能塊圖、語言表和順序功能圖編程語言，它們?cè)赟TEP

7-Micro/WIN編程軟件中可以相互轉(zhuǎn)換，方便編程人員進(jìn)行編程的編寫和解讀。由于熱軋鋼卷打捆機(jī)的控制系統(tǒng)是按一定的順序進(jìn)行動(dòng)作，在程序地設(shè)計(jì)采用了順序的控制方式來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。按照系統(tǒng)要求，打捆機(jī)的程序分為三個(gè)子程序：手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集（高速計(jì)數(shù)）。手動(dòng)程序中每個(gè)動(dòng)作相對(duì)孤立進(jìn)行。自動(dòng)控制程序中的打捆機(jī)的每個(gè)動(dòng)作都對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的程序段，每個(gè)程序段的運(yùn)行又是依靠上一程序段的實(shí)現(xiàn)為前提條件。數(shù)據(jù)采集（高速計(jì)數(shù)）對(duì)進(jìn)絲頭進(jìn)行精確控制提供保障。在程序執(zhí)行過程中，由主程序調(diào)用相關(guān)的子程序來完成打捆任務(wù)。

當(dāng)PLC上電運(yùn)行，在開始的運(yùn)行周期中，首先執(zhí)行程序掃描、進(jìn)行程序初始化、程序調(diào)用并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢判斷系統(tǒng)是否有故障發(fā)生，能否正常運(yùn)行。如果有故障發(fā)生，則程序重新進(jìn)行掃描，若沒有故障發(fā)生，則系統(tǒng)進(jìn)入到子程序調(diào)用，進(jìn)入系統(tǒng)工作狀態(tài)。系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)行執(zhí)行打捆工作，來滿足工作需求。4結(jié)束語

熱軋鋼卷全自動(dòng)打捆機(jī)是熱軋鋼卷包裝