西門子PLC S7—300在藥芯焊絲軋拉一體機上的應用

陳春旺

摘 要：隨著國內藥芯焊絲生產行業的技術不斷發展，生產藥芯焊絲的關鍵設備藥芯焊絲成型機逐步采用軋拉一體機形式。本電氣控制系統就是根據當前的需要而設計的，將軋絲成型及拉絲工藝集成在一體，主要應用西門子S7-300 PLC、觸摸屏PWS6A00T-P、ACS550變頻器、臺達伺服控制器、編碼器等電器元件實現藥芯焊絲軋拉一體機設備中的運行功能，具有很好的可靠性，操作性。

關鍵詞：西門子PLC S7-300；觸摸屏；變頻器；控制系統；直線位移傳感器

一、項目簡介

客戶屬于藥芯焊絲生產企業，根據客戶的工藝要求，藥芯焊絲軋拉一體機主要有以下幾部分組成：（1）鋼帶主動放帶裝置。（2）放線張力控制裝置。（3）鋼帶加熱、清洗、烘干裝置。（4）鋼帶軋制成型裝置。（5）藥粉送粉裝置。（6）藥芯焊絲拉絲裝置。（7）收線張力控制裝置。（8）藥芯焊絲收線裝置。

我公司設計的藥芯焊絲軋拉一體機在運行過程中要保證鋼帶在放線張力控制裝置處保持恒定的張力，減少對整機速度的影響。在整機升速和降速過程中，設備運行平穩，且具有操作方便性。

二、硬件配置

為提高電氣控制系統的可靠性及滿足實現控制要求，選擇西門子緊湊型PLC S7-300系列作為控制系統核心部件。

PLC數字量輸入點數的統計：（1）在操作方面根據需要有啟動按鈕、停止按鈕、計米按鈕、急停開關、自動＼＼手動選擇開關、軋絲加速按鈕、軋絲減速按鈕、拉絲點動按鈕、軋絲前聯旋鈕、軋絲后聯旋鈕、拉絲前聯旋鈕、拉絲后聯旋鈕等元件。（2）測量鋼帶速度、長度。（3）變頻器、變頻電機風機熱繼電器報警及伺服控制器報警輸入信號。共需95個輸入點。

PLC數字量輸出點數的統計：（1）設備運行指示燈、設備故障指示燈。（2）軋絲、拉絲、收線、放線變頻器啟停控制、送粉伺服控制器啟停控制。（3）拉絲、收線、放線剎車電磁閥控制。共需29個輸出點。

PLC模擬量輸入點數的統計：（1）拉絲罐處擺臂直線位移傳感器。（2）放線張力控制裝置處直線位移傳感器。（3）收線張力控制裝置處直線位移傳感器。共需7路輸入。

PLC模擬量輸出點數的統計：（1）軋絲、拉絲變頻器速度輸入信號。（2）收線、放線變頻器速度輸入信號。（3）送粉伺服控制器速度輸入信號。共需14路輸出。

經以上分析，選用西門子S7-300 PLC系列中的CPU313C及擴展模塊，如下：

（1）CPU313C 6ES7 313-5BG04-0AB0 1個

（2）SM321 6ES7 321-1BL00-0AA0 3個

（3）SM322 6ES7 322-1BL00-0AA0 1個

（4）SM331 6ES7 331-7FK02-0AB0 1個

（5）SM332 6ES7 332-5HF00-0AB0 1個

（6）SM332 6ES7 332-5HD01-0AB0 1個

CPU313C是一種緊湊型CPU，用于對過程處理能力和響應時間要求很高的應用。CPU313C集成24個數字量輸入，16個數字量輸出，4路模擬量輸入，2路模擬量輸出，可最多連接31個擴展模塊。64KB高速RAM和MMC（最大8M）程序裝載存儲器。具有3個計數器（最高30KHZ），3個通道用于頻率測量（最高30KHZ）。具有PID控制器功能。具有多點接口（MPI）通訊和編程口。

觸摸屏選用臺灣海泰克品牌，型號為PWS6A00T-P。用于顯示鋼帶運行速度，焊絲成品長度、重量，直線位移傳感器數值。設定點動速度，設定聯動速度，設定整機速度，設定軋絲軋輥速度配方，設定拉絲罐焊絲線徑配方，藥粉送粉配方等參數。

變頻器選用ABB品牌的ACS550系列變頻器。

送粉伺服控制器選用臺達品牌的ASD系列控制器。

三、程序軟件設計

按照設備運行功能的要求，繪制設備控制系統的電氣原理圖。

根據系統所需要的控制功能，利用西門子STEP 7 V5.5 編程軟件進行編輯程序，主要功能有：（1）手動送粉功能。（2）自動送粉功能。（3）鋼帶速度控制功能。（4）放帶速度PID控制功能。（5）放帶速度PID控制功能。（6）軋輥、拉絲罐速度控制功能。（7）自動計米停車功能。（8）故障報警處理功能。（9）各電機剎車電磁閥控制功能。（10）各電機變頻器控制功能。（11）編碼器測速功能。（12）與觸摸屏通訊功能。

通過海泰克觸摸屏HITECH_ADP V6.5.0 編輯軟件編寫相應的人機界面程序。

四、設備調試

將制作完成的電氣控制柜與設備上的電氣元件用電線、電纜按施工規范連接完畢，再用萬用表檢查確認無誤后上電。將編寫好的西門子S7-300 PLC程序及觸摸屏程序下載到相應控制器里。再將各變頻器及送粉伺服控制器的參數根據需要設定好。通過觸摸屏查看拉絲罐之間擺臂位置處的直線位移傳感器的數值，并設定擺動最大值和最小值。將所需要的設備運行速度及軋絲、拉絲工藝配方等參數輸入到觸摸屏內。

按照生產焊絲操作流程逐步進行調試，同時在觸摸屏里修正各變頻器控制參數，使拉絲模具處的擺臂位置和收、放線張力輪的擺動量盡量小和平穩。然后測量成品藥芯焊絲的藥粉填充率，通過調整觸摸屏里送粉配方參數使之滿足生產要求。通過校正計米，計重停車等參數，實現設備在自動運行狀態下，達到設定重量后自動停車功能。

通過以上的操作，完成若干工字輪藥芯焊絲生產工作，在設備操作及運行平穩性等方面均達到設計要求。

五、結語

上述藥芯焊絲軋拉一體機自2010年12月在北京金威焊材有限公司運行至今，運行正常。通過以上應用，說明西門子PLC S7-300在藥芯焊絲軋拉一體機控制系統的硬件及軟件設計應用上都具有很好的效果和經濟價值。

參考文獻：

[1]廖常初.S7-300/400PLC應用技術（第1版）[M].北京：機械工業出版社，2005：21-34.