可編程控制器在倒角機中的應用分析

呂玉波

摘 要 主要闡述棒材倒角機的設計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機系統的應用情況。

關鍵詞 西門子SIMATIC S7-300；可編程控制器；倒角機

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0096-01

大型車間是特鋼事業部重要的棒材成材車間，在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺，一直是影響產品外觀形象及質量檔次的重要問題，傳統的人工修磨工藝技術，雖然一定程度上能夠起到改善的作用，但一直不能徹底解決。為此，我廠自行開發研制了集自動上輥，自動車削，自動記數，自動齊頭，自動打捆為一體的倒角機。為適應現場自動控制的要求，采用了西門子公司先進的s7系列可編程控制器。

1 設計方案

系統控制原理：倒角機在棒材生產線中能夠完成自動上輥，自動車削，自動記數，，自動齊頭，自動打捆等動作，自動控制系統相應的基本功能包括：①提供倒角機（車床）所需電源及完成相應電氣動作；②控制液壓傳動系統，完成相應動作；③檢測相應工藝狀況及參數；④完成自動連鎖動作控制；⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

圖1 棒材倒角機工藝流程原理

棒材倒角機的各種動作主要是由液壓傳動系統和電機實現的，自動控制系統中，由根據預先編制好的程序指令，輸出各種動作來控制液壓閥或電機及車床，以實現不同的動作功能，同時從現場采集各種狀態參數，以實時監控倒角機的運行。

2 系統的組成

2.1 系統基本結構

根據自動控制的要求，我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設計結構，使各種獨立的模塊之間可以進行廣泛的組合，易于擴展。整個控制系統主要由六部分組成：現場一次檢測元件和執行機構，現場總線I/O，操作機構，CPU，上位機和應用程序。

一次檢測元件和執行機構主要完成對現場數據的采集和對倒角機動作的直接控制；現場總線I/O接收一次元件采集到的數據，傳送至CPU進行處理，并根據CPU的處理結果輸出控制信號控制執行機構；操作機構根據現場要求給出功能指令；CPU對各種數據進行計算處理，并輸出控制信號；上位機完成畫面監控；應用程序用來實現CPU和上位機的功能。

2.2 系統各部分組成

1）檢測環節。現場檢測元件（傳感器，限位開關，光電開關等）、對各項工藝參數（壓力、溫度、液位、電流、電壓等等）和定位位置等進行檢測采集，作為系統控制和故障診斷的依據。

2）操作機構。通過操作臺或監控畫面上的控制鈕給出功能指令，傳至CPU，CPU進行計算處理后，輸出控制信號給執行機構。

3）控制執行機構。接收CPU的控制信號，由24V電磁閥控制液壓油路，完成撥鋼，加持，收集齊頭等動作；由電機完成滾道運送，車床車削等功能。

4）CPU。CPU是整個控制系統的核心部件，選用CPU315-2DP，1塊，它具有大型的程序存儲容量，并有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配制成分布的自動化結構，易于今后的系統擴展。智能化的診斷功能連續監控系統工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統事件，對I/O所采集到的各種信號數據進行計算處理，給上位機提供數據并接受上位機的操作指令，同時輸出控制信號給I/O來控制執行機構完成不同的動作。

5）工藝監控。監控功能由工控機帶顯示器來實現，監控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進行編制，主要包括倒角機整體工藝畫面和動作控制畫面，可以方便地監控所有的工藝參數和運行狀態，并可以直接在畫面上控制倒角機的各個動作。

6）應用程序。應用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進行編制，程序編寫過程如下：對系統進行硬件配置；設置變量表；編寫子程序；最后編寫主程序，根據工藝要求實現對棒材倒角機的手動和自動控制過程。

3 系統特點

1）運行穩定可靠，兼容性強。自動控制系統的設計采用了先進的現場總線技術，現場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊，與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用，防護等級高，每一個I/O點都有自診斷功能，能夠適應現場惡劣的環境。

2）節約電纜，減小施工量。現場I/O模塊全部安裝在現場，檢測、控制和執行機構的信號直接連接到現場I/O模塊，只需一根總線和一根電源線即可把所有現場模塊與控制室中的CPU連接起來，實現整個系統的通信和控制功能。改變了過去所有現場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式，節約了大量電纜，并避免了因遠距離敷設大量電纜而增加的施工量。

3）系統維護簡單方便。設計選型合理，系統的穩定性高，故障率低。每個信號點都具有自診斷功能，通過故障指示燈即可快速判斷故障點，及時排除故障。遠距離敷設電纜的減少，幾乎避免了以往常因電纜引發的故障，使系統維護工作變得更加簡單方便。

4 效果與效益

倒角機操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高，具有國內領先水平，SIMATIC S7可編程控制器控制設備性能穩定，維護方便，既降低了維護人員的勞動強度，又保證了生產的穩定暢行，收到了很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]段然.可編程控制技術在采樣機控制系統中的應用研究[D].西北工業大學，2001.endprint

摘 要 主要闡述棒材倒角機的設計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機系統的應用情況。

關鍵詞 西門子SIMATIC S7-300；可編程控制器；倒角機

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0096-01

大型車間是特鋼事業部重要的棒材成材車間，在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺，一直是影響產品外觀形象及質量檔次的重要問題，傳統的人工修磨工藝技術，雖然一定程度上能夠起到改善的作用，但一直不能徹底解決。為此，我廠自行開發研制了集自動上輥，自動車削，自動記數，自動齊頭，自動打捆為一體的倒角機。為適應現場自動控制的要求，采用了西門子公司先進的s7系列可編程控制器。

1 設計方案

系統控制原理：倒角機在棒材生產線中能夠完成自動上輥，自動車削，自動記數，，自動齊頭，自動打捆等動作，自動控制系統相應的基本功能包括：①提供倒角機（車床）所需電源及完成相應電氣動作；②控制液壓傳動系統，完成相應動作；③檢測相應工藝狀況及參數；④完成自動連鎖動作控制；⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

圖1 棒材倒角機工藝流程原理

棒材倒角機的各種動作主要是由液壓傳動系統和電機實現的，自動控制系統中，由根據預先編制好的程序指令，輸出各種動作來控制液壓閥或電機及車床，以實現不同的動作功能，同時從現場采集各種狀態參數，以實時監控倒角機的運行。

2 系統的組成

2.1 系統基本結構

根據自動控制的要求，我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設計結構，使各種獨立的模塊之間可以進行廣泛的組合，易于擴展。整個控制系統主要由六部分組成：現場一次檢測元件和執行機構，現場總線I/O，操作機構，CPU，上位機和應用程序。

一次檢測元件和執行機構主要完成對現場數據的采集和對倒角機動作的直接控制；現場總線I/O接收一次元件采集到的數據，傳送至CPU進行處理，并根據CPU的處理結果輸出控制信號控制執行機構；操作機構根據現場要求給出功能指令；CPU對各種數據進行計算處理，并輸出控制信號；上位機完成畫面監控；應用程序用來實現CPU和上位機的功能。

2.2 系統各部分組成

1）檢測環節。現場檢測元件（傳感器，限位開關，光電開關等）、對各項工藝參數（壓力、溫度、液位、電流、電壓等等）和定位位置等進行檢測采集，作為系統控制和故障診斷的依據。

2）操作機構。通過操作臺或監控畫面上的控制鈕給出功能指令，傳至CPU，CPU進行計算處理后，輸出控制信號給執行機構。

3）控制執行機構。接收CPU的控制信號，由24V電磁閥控制液壓油路，完成撥鋼，加持，收集齊頭等動作；由電機完成滾道運送，車床車削等功能。

4）CPU。CPU是整個控制系統的核心部件，選用CPU315-2DP，1塊，它具有大型的程序存儲容量，并有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配制成分布的自動化結構，易于今后的系統擴展。智能化的診斷功能連續監控系統工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統事件，對I/O所采集到的各種信號數據進行計算處理，給上位機提供數據并接受上位機的操作指令，同時輸出控制信號給I/O來控制執行機構完成不同的動作。

5）工藝監控。監控功能由工控機帶顯示器來實現，監控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進行編制，主要包括倒角機整體工藝畫面和動作控制畫面，可以方便地監控所有的工藝參數和運行狀態，并可以直接在畫面上控制倒角機的各個動作。

6）應用程序。應用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進行編制，程序編寫過程如下：對系統進行硬件配置；設置變量表；編寫子程序；最后編寫主程序，根據工藝要求實現對棒材倒角機的手動和自動控制過程。

3 系統特點

1）運行穩定可靠，兼容性強。自動控制系統的設計采用了先進的現場總線技術，現場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊，與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用，防護等級高，每一個I/O點都有自診斷功能，能夠適應現場惡劣的環境。

2）節約電纜，減小施工量。現場I/O模塊全部安裝在現場，檢測、控制和執行機構的信號直接連接到現場I/O模塊，只需一根總線和一根電源線即可把所有現場模塊與控制室中的CPU連接起來，實現整個系統的通信和控制功能。改變了過去所有現場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式，節約了大量電纜，并避免了因遠距離敷設大量電纜而增加的施工量。

3）系統維護簡單方便。設計選型合理，系統的穩定性高，故障率低。每個信號點都具有自診斷功能，通過故障指示燈即可快速判斷故障點，及時排除故障。遠距離敷設電纜的減少，幾乎避免了以往常因電纜引發的故障，使系統維護工作變得更加簡單方便。

4 效果與效益

倒角機操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高，具有國內領先水平，SIMATIC S7可編程控制器控制設備性能穩定，維護方便，既降低了維護人員的勞動強度，又保證了生產的穩定暢行，收到了很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]段然.可編程控制技術在采樣機控制系統中的應用研究[D].西北工業大學，2001.endprint

摘 要 主要闡述棒材倒角機的設計控制原理以及西門子S7系列可編程控制器在倒角機系統的應用情況。

關鍵詞 西門子SIMATIC S7-300；可編程控制器；倒角機

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0096-01

大型車間是特鋼事業部重要的棒材成材車間，在過去幾十年間棒材成材切割后留有毛刺，一直是影響產品外觀形象及質量檔次的重要問題，傳統的人工修磨工藝技術，雖然一定程度上能夠起到改善的作用，但一直不能徹底解決。為此，我廠自行開發研制了集自動上輥，自動車削，自動記數，自動齊頭，自動打捆為一體的倒角機。為適應現場自動控制的要求，采用了西門子公司先進的s7系列可編程控制器。

1 設計方案

系統控制原理：倒角機在棒材生產線中能夠完成自動上輥，自動車削，自動記數，，自動齊頭，自動打捆等動作，自動控制系統相應的基本功能包括：①提供倒角機（車床）所需電源及完成相應電氣動作；②控制液壓傳動系統，完成相應動作；③檢測相應工藝狀況及參數；④完成自動連鎖動作控制；⑤完成顯示操作、記錄、報警等功能。工藝流程原理如圖1所示。

圖1 棒材倒角機工藝流程原理

棒材倒角機的各種動作主要是由液壓傳動系統和電機實現的，自動控制系統中，由根據預先編制好的程序指令，輸出各種動作來控制液壓閥或電機及車床，以實現不同的動作功能，同時從現場采集各種狀態參數，以實時監控倒角機的運行。

2 系統的組成

2.1 系統基本結構

根據自動控制的要求，我們選用了SIMATIC S7-300可編程控制器模塊化設計結構，使各種獨立的模塊之間可以進行廣泛的組合，易于擴展。整個控制系統主要由六部分組成：現場一次檢測元件和執行機構，現場總線I/O，操作機構，CPU，上位機和應用程序。

一次檢測元件和執行機構主要完成對現場數據的采集和對倒角機動作的直接控制；現場總線I/O接收一次元件采集到的數據，傳送至CPU進行處理，并根據CPU的處理結果輸出控制信號控制執行機構；操作機構根據現場要求給出功能指令；CPU對各種數據進行計算處理，并輸出控制信號；上位機完成畫面監控；應用程序用來實現CPU和上位機的功能。

2.2 系統各部分組成

1）檢測環節。現場檢測元件（傳感器，限位開關，光電開關等）、對各項工藝參數（壓力、溫度、液位、電流、電壓等等）和定位位置等進行檢測采集，作為系統控制和故障診斷的依據。

2）操作機構。通過操作臺或監控畫面上的控制鈕給出功能指令，傳至CPU，CPU進行計算處理后，輸出控制信號給執行機構。

3）控制執行機構。接收CPU的控制信號，由24V電磁閥控制液壓油路，完成撥鋼，加持，收集齊頭等動作；由電機完成滾道運送，車床車削等功能。

4）CPU。CPU是整個控制系統的核心部件，選用CPU315-2DP，1塊，它具有大型的程序存儲容量，并有PROFIBUS-DP主/從接口，可以配制成分布的自動化結構，易于今后的系統擴展。智能化的診斷功能連續監控系統工作是否正常，并記錄錯誤和特殊系統事件，對I/O所采集到的各種信號數據進行計算處理，給上位機提供數據并接受上位機的操作指令，同時輸出控制信號給I/O來控制執行機構完成不同的動作。

5）工藝監控。監控功能由工控機帶顯示器來實現，監控畫面采用西門子PLC配套編程軟件WINCC5.1進行編制，主要包括倒角機整體工藝畫面和動作控制畫面，可以方便地監控所有的工藝參數和運行狀態，并可以直接在畫面上控制倒角機的各個動作。

6）應用程序。應用程序采用西門子PLC配套編程軟件STEP7 5.1進行編制，程序編寫過程如下：對系統進行硬件配置；設置變量表；編寫子程序；最后編寫主程序，根據工藝要求實現對棒材倒角機的手動和自動控制過程。

3 系統特點

1）運行穩定可靠，兼容性強。自動控制系統的設計采用了先進的現場總線技術，現場總線I/O采用德國圖爾克I/O模塊，與西門子CPU以及配套的編程軟件兼容通用，防護等級高，每一個I/O點都有自診斷功能，能夠適應現場惡劣的環境。

2）節約電纜，減小施工量。現場I/O模塊全部安裝在現場，檢測、控制和執行機構的信號直接連接到現場I/O模塊，只需一根總線和一根電源線即可把所有現場模塊與控制室中的CPU連接起來，實現整個系統的通信和控制功能。改變了過去所有現場信號都通過電纜連接到控制室PLC的控制方式，節約了大量電纜，并避免了因遠距離敷設大量電纜而增加的施工量。

3）系統維護簡單方便。設計選型合理，系統的穩定性高，故障率低。每個信號點都具有自診斷功能，通過故障指示燈即可快速判斷故障點，及時排除故障。遠距離敷設電纜的減少，幾乎避免了以往常因電纜引發的故障，使系統維護工作變得更加簡單方便。

4 效果與效益

倒角機操作簡便、靈活、安全可靠、自動化程度高，具有國內領先水平，SIMATIC S7可編程控制器控制設備性能穩定，維護方便，既降低了維護人員的勞動強度，又保證了生產的穩定暢行，收到了很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]段然.可編程控制技術在采樣機控制系統中的應用研究[D].西北工業大學，2001.endprint