1. 前言
無扭控冷熱軋圓盤條(簡稱:高速線材)是熱軋鋼系列的一種,主要應(yīng)用于樓宇建筑,橋梁建筑等其它工程項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)中。目前國內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)都有自己的生產(chǎn)線,各自的收集系統(tǒng)區(qū)域也大同小異,但主要的還是通過PLC等設(shè)備的控制,進(jìn)行產(chǎn)品的收集與包裝。以下結(jié)合我廠收集區(qū)中S7-200PLC CN在高速無扭控冷熱軋圓盤條的應(yīng)用做如下講解。
2. 工藝過程要求
在這條收集系統(tǒng)中由于線材經(jīng)??ㄤ?,給運(yùn)行中的設(shè)備帶來一定的損壞,所以要求有操作員站,當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),操作員進(jìn)行手動(dòng)的操作。當(dāng)線材從輥道上連續(xù)落入時(shí),線材經(jīng)鼻錐落入閉合的接鋼爪,若芯棒旋轉(zhuǎn)到位時(shí),鼻錐上升,接鋼爪打開,已落入接鋼爪的線材全部穿過芯棒落入上升到位的接鋼托板中,隨著后續(xù)線材的慢慢落入,接鋼拖板在變頻器的帶動(dòng)下緩慢下降,直到接鋼板上已存放三根完整的成品線材時(shí),接鋼拖板也降到下限位時(shí),接鋼爪閉合,鼻錐下落,接鋼拖板打開,此時(shí),芯棒A帶成品線材正方向旋轉(zhuǎn)到打包位置,芯棒B旋轉(zhuǎn)到接鋼位置,鋼繼續(xù)經(jīng)鼻錐落入接鋼爪,這一過程為半個(gè)周期。若芯棒B帶成品線材反方向旋轉(zhuǎn)到打包位置時(shí),芯棒A旋轉(zhuǎn)到接鋼位置,和為一個(gè)過程周期。
3. 硬件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)所要求的I/O點(diǎn)數(shù)比較多,還有兩組模擬量的輸出,所以在選PLC時(shí)比較了CPU224與CPU226兩種型號(hào)的PLC,因沒有特殊要求所以選用CPU224類型的PLC,另加兩塊數(shù)字量I/O模塊和兩塊模擬量模塊,及MM440變頻器一臺(tái)。
接鋼拖板的升降是通過位置接近開關(guān)和電機(jī)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的光電接近開關(guān)計(jì)數(shù)次數(shù)的信號(hào)傳給PLC,通過PLC程序的運(yùn)行,在不同位置給出不同的速度值,傳遞給MM440變頻器進(jìn)行位置和速度的控制。
思路:若程序運(yùn)行時(shí)檢測到接鋼拖板在低限位接近開關(guān)212有信號(hào)時(shí)(I1.5有信號(hào)),并且電機(jī)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的光電接近開關(guān)計(jì)數(shù)次數(shù)小于等于1,在變頻器使能運(yùn)行狀態(tài)下,按拖板上升設(shè)定的速度上升,上升到光電接近開關(guān)計(jì)數(shù)次數(shù)(加記數(shù))大于3而小與6時(shí)按托板上減速值運(yùn)行。到托板高限位接近開關(guān)211有信號(hào)時(shí)(I1.4有信號(hào))停止運(yùn)行,此時(shí);電機(jī)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的光電接近開關(guān)計(jì)數(shù)次數(shù)等于6。同樣在高限位接近開關(guān)211有信號(hào)時(shí)(I1.4有信號(hào)),在變頻器使能運(yùn)行狀態(tài)下(反轉(zhuǎn)),按拖板正常下降速度下降,當(dāng)電機(jī)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的光電接近開關(guān)計(jì)數(shù)(減記數(shù))次數(shù)小于等于1時(shí),按托板下減速值運(yùn)行;到接鋼拖板低限位接近開關(guān)212有信號(hào)時(shí)(I1.5有信號(hào))停止運(yùn)行,此時(shí);電機(jī)連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的光電接近開關(guān)計(jì)數(shù)次數(shù)等于0。
芯棒A和芯棒B是互為90度垂直的圓柱連接體,它們的旋轉(zhuǎn)是通過接近開關(guān)101和102的相互作用傳給PLC進(jìn)行位置和速度的控制。通過模擬量模塊控制調(diào)壓閥,而達(dá)到控制芯棒旋轉(zhuǎn)速度。
思路:若芯棒A在接鋼位置,則芯棒A位置接近開關(guān)(接近開關(guān)101,102)都有信號(hào),到位指示燈亮。芯棒A正方向旋轉(zhuǎn)時(shí),接近開關(guān)101,102無信號(hào),旋轉(zhuǎn)指示燈亮,按正轉(zhuǎn)給定的速度旋轉(zhuǎn),當(dāng)接近開關(guān)102再次有信號(hào)時(shí),按正轉(zhuǎn)減速速度給定值旋轉(zhuǎn),接近開關(guān)101再次亮?xí)r,按正旋轉(zhuǎn)到位速度給定值旋轉(zhuǎn)停止,到位指示燈亮,芯棒B到接鋼位置;同樣芯棒B反方向旋轉(zhuǎn)時(shí),接近開關(guān)101作為減速位,接近開關(guān)102作為停止位。
鼻錐,接鋼爪的運(yùn)行是和接鋼拖板,芯棒之間進(jìn)行聯(lián)鎖的。
思路:芯棒不旋轉(zhuǎn)到位,接鋼爪是不能打開的,同時(shí)鼻錐也不會(huì)升降的。接鋼拖板的打開條件是接鋼拖板到低限位時(shí)才允許打開;接鋼拖板打開到位,接鋼爪閉合,鼻錐下落到位,三者滿足時(shí)芯棒才能旋轉(zhuǎn)。
變頻器 通過空氣斷路器和交流接觸器給變頻器進(jìn)行電源的合分閘操作,通過輸出電抗器連接現(xiàn)場電機(jī),電機(jī)的制動(dòng)是通過機(jī)械抱閘來準(zhǔn)確制動(dòng)。速度給定是通過模擬量段子與模擬量輸出模塊的連接實(shí)現(xiàn)的。變頻器的參數(shù)調(diào)整見附錄1;
操作員站 操作員站設(shè)立在現(xiàn)場,操作員可通過指示燈和現(xiàn)場狀況手動(dòng)操作每一步驟。
4. 注意事項(xiàng)
變頻器和PLC分裝在兩個(gè)配電柜中,由于現(xiàn)場其它電磁的干擾,傳遞給變頻器的模擬量值經(jīng)常失真,使原設(shè)定的速度未到達(dá)設(shè)計(jì)的效果。因次,在改進(jìn)時(shí)使用屏蔽電纜并加金屬軟管,屏蔽層兩端接地,改進(jìn)后運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
由于配電柜到現(xiàn)場的距離大于100M,所以在變頻器的輸出端加合適的電抗器在接到拖板升降電機(jī)上。
控制芯棒旋轉(zhuǎn)速度的是調(diào)壓電磁閥,其控制電壓是0——10V的模擬量模塊輸出的直流電壓,容易受到強(qiáng)電的干擾,所以線槽中的線必須強(qiáng)弱分開走。
變頻器的調(diào)試先根據(jù)原先設(shè)定的參數(shù)調(diào)整,再根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)試相應(yīng)的參數(shù),本裝置中由于減加速處較多,而且運(yùn)行距離短,所以斜坡上升和斜坡下降時(shí)間,以及加速時(shí)間的設(shè)置要根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行狀況來設(shè)置。
5. 總結(jié)
本系統(tǒng)是PLC與變頻器的典型應(yīng)用,通過對(duì)模擬量的控制達(dá)到對(duì)系統(tǒng)速度和位置的控制,也達(dá)到了PLC與變頻器的通訊,其結(jié)構(gòu)簡單,思路明確,及易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的效果。