基于S7-200PLC的钢板校平机控制系统

2022-12-09

1 校平机的结构、性能及工作原理

校平机是工业锻压生产过程中的基础机械, 包括机架、辊子装配、压下机构、主传动装置、润滑系统、底座等。校平机的关键部件采用数控镗床加工, 确保了矫平机本身质量, 因而它的质量性能、稳定性能方面得到了保障。校平机利用钢材的“包辛格效应”对板材进行多次正反弯曲, 使多种原始曲率逐步变为单一曲率, 并最终将其校平。因此, 实践中要求PLC控制系统能确保钢板校平机具有较高校平精度。

2 控制系统设计方案

本系统提出了以触摸屏为上位机显示, 可编程控制器为下位机的节能型校平机智能监控系统方案。系统共有三台同型号压下电机, 通过标准位移传感器将校平机的位移信号以标准4~20mA信号传送给PLC的模拟输入模块, 实现模拟信号的采集。现场的开关量信号通过电缆直接传送给PLC的数字输入模块。PLC对信号进行采集、变换和存储后, 通过主从式网络与触摸屏通讯, 将变换后的信号送到触摸屏进行实时显示, 同时触摸屏将设置的系统运行参数传送给PLC, PLC对采集的位移与设定值进行比较, 通过智能控制运算后将控制信号送给接触器, 控制电机的运行。

3 系统硬件设计

3.1 PLC及外围元件的选型

通过实践应用发现, 不同厂家不同系列的PLC之间的通用性较差。相同的接线方式、相同的手持编程器、相同的通信接口、相同的编程软件、相同的通信协议能给设计者、使用者带来很大方便, 故PLC的选型要尽量系统化、通用化。另外, PLC的选型要注意输入输出点数要留有一定的裕量。通过综合考虑, 我们把西门子公司SLMATIC S7~200系列小型PLC作为首选。

PLC控制系统的故障有80%以上是外围元器件所造成的, 可见外围元器件的选型对PLC控制系统的可靠性至关重要。比如变频器、开关, 按钮、接触器等外围电器元件应选择可靠性较高的, 最好选择配套的系列产品, 在该系统中所以我采用了S7~200PLC相配套的西门子系列产品。

3.2 位移传感器的选择

实际设计中我们选择了精度较高的LWF-V/A拉杆式位移传感器 (电子尺) , 它内有耐用的导电塑料电阻轨, 适合位置测量及自动化控制等应用。利用了导电塑料轨与稀土金属多指接触片, 提供了稳定的讯号, 低噪音及高寿命的运作。LWF-V/A拉杆式电子尺利用坚固的不锈钢轴承承托, 提供顺滑紧密的操作及极高的寿命>100×106次, 使用长度>25×106米。模拟量转换模块内置, 提高了位移传感器的防护等级, 并可避免环境潮湿造成的模块短路。

4 系统软件设计

精密板料校平机数控制系统的核心由人机界面、西门子产S7~200可编程控制器 (PLC) 及其外围电路, 传感器等组成。S7~200可编程控制器配有专用模拟量输入模块, 分别与压下电机的位移传感器信号输出端连接, 获取其位移状况, PLC专用控制程序则通过通讯电缆与人机界面通讯, 获取位移等数据和PLC输入输出状态。人机界面和PLC综合以上信息, 通过智能处理, 控制PLC输出, 通过中间继电器, 控制外围电器, 同时将位移等各种数据、信息以数据和动画方式显示在人机界面的屏幕上。

4.1 PLC的现场实际地址分配

4.2 指令程序

数据采集子程序:

电机正、反向运转子程序:

5 触摸屏设计

本系统采用了HITECH触摸屏, 该触摸屏主要用来显示三个压下辊的位移值, 并可设置、修改系统参数等。合上主电柜内空气开关及各断路器, 打开控制电源开关并且机床四周的急停按钮处于复位状态, 则电源指示灯亮, 触摸屏上电, 显示屏出现操作显示界面 (本文仅给出主工作界面, 如图1所示, 其他显示画面略) , 界面为菜单模式, 显示顺序为:进入—主工作界面 (参数设置、报警状态、计数清零) —返回主界面。

(1) 主工作界面。

本界面具有上下排辊开口量实时显示功能, 还可指定压下辊自动到达某指定位置, 极大的提高了校平精度和效率。

(2) 系统参数设置功能。

在工作显示界面上触摸“系统参数设置”, 将进入“系统参数设置”画面。系统参数设置在出厂前已设置, 非专业操作人员不允许改动。

(3) 报警状态显示功能。

在工作显示界面上触摸“报警显示”, 将进入“报警状态显示”画面。

(4) 清零操作功能。

在工作显示界面上触摸“清零操作”, 将进入“计数清零”画面。

摘要：本文着重介绍了在锻压生产中基于西门子S7—200PLC的校平机控制系统的设计, 建立了以触摸屏为界面的人机接口, 并投入了实践应用, 效果良好。

关键词：校平机,PLC控制,触摸屏