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

S7-200PLC在熱帶卷全自動打捆機中的應(yīng)用XXX摘要：本文著重介紹了基于西門子S7-200PLC的熱帶卷全自動打捆機控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、軟硬件組成、程序開發(fā)、實際應(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：自動打捆機；控制；S7-200；程序開發(fā)

1引言熱帶卷全自動打捆機是集機電液壓于一體的全自動捆扎包裝設(shè)備。由于打捆機的設(shè)計與制造難度較大，國內(nèi)鋼卷自動化打捆機設(shè)備大部分依賴國外進(jìn)口。國內(nèi)自主開發(fā)的熱帶卷全自動打捆機的自動化部分采用PLC（可編程序控制器）控制、配合HMI（人機界面），很好的實現(xiàn)了現(xiàn)場對打捆工藝的需求，提高了勞動生產(chǎn)率，同時減輕工人的勞動強度。2系統(tǒng)組成及主要工藝熱帶卷全自動打捆機的組成包括機械部分、電氣部分、液壓部分。機械部分由鋼卷輸送機構(gòu)、鋼卷旋緊機構(gòu)、送絲機構(gòu)、捆絲壓緊機構(gòu)、剪切機構(gòu)組成；電氣部分由控制柜、PLC、HMI、電纜、檢測儀表；液壓部分由液壓站、液壓電機、液壓缸、電磁閥。其中電氣系統(tǒng)是整個設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)，機械系統(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)出一個打捆命令后，鋼卷輸送開始，當(dāng)鋼卷運行到位，送卷電機停止送卷，開始旋緊鋼卷，當(dāng)檢測元件檢測到旋緊達(dá)到一定的壓力，旋緊電機停止工作。壓絲機構(gòu)進(jìn)到位，送絲機構(gòu)送絲，捆絲頭壓緊，抽絲機構(gòu)將捆絲抽緊、壓絲機構(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硬件熱帶卷全自動打捆機的控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC中的CPU226。它集成了24輸入/16輸出，具有脈沖捕獲及計數(shù)功能，內(nèi)部有2個RS-485通迅接口，支持PPI和MPI的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式，CPU226最多可以擴展7塊I/O模塊，根據(jù)功能需要擴展了兩塊16路輸入模塊和兩塊8路輸出模塊。為了實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)護(hù)和設(shè)備工作的在線模擬，人機信息交流，采用了性價比較高的西門子MP377觸摸屏。控制系統(tǒng)的電氣方面：采用了24V直流電對液壓缸、驅(qū)動電機和各液壓閥的動作及方向的控制。由于所選CPU226型號不具有繼電器輸出功能，每個輸出I/O點的電流最大不超過2A，而電磁閥、驅(qū)動電機的接觸器等執(zhí)行機構(gòu)電流都超過這一電流限制，為了防止電流過大和驅(qū)動電路的短路對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控制繼電器的動作來間接的控制現(xiàn)場電磁閥和驅(qū)動電機的動作，實現(xiàn)PLC的小電流輸出對各電磁閥大電流控制的需要，起到了保護(hù)PLC輸出點的目的。同時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)或停止按鈕時整個系統(tǒng)除了液壓缸電機運行，其它的設(shè)備均處于當(dāng)前位置并保持停止?fàn)顟B(tài)。同時為了調(diào)試、維修及設(shè)備的維護(hù)，增加了手動／自動選擇的控制方式。其工作原理為:當(dāng)選擇開關(guān)的控制旋鈕旋轉(zhuǎn)到手動控制時，允許手動操作控制繼電器通斷電，實現(xiàn)對系統(tǒng)各設(shè)備的控制，方便于對打捆機的初期的調(diào)試及后期的維護(hù)。當(dāng)PLC程序檢測到系統(tǒng)處于手動控制狀態(tài)時，整個將不能執(zhí)行設(shè)備的自動打捆程序。當(dāng)選擇開關(guān)的控制旋鈕旋轉(zhuǎn)到自動控制時，手動控制將失效，這時，PLC檢測到系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)，則運行自動打捆程序，手動模式的操作權(quán)限高于自動模式，當(dāng)現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時，可隨時停止設(shè)備。在打捆機控制系統(tǒng)中，主要的檢測元件有行程開關(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、液壓缸、液壓電機、狀態(tài)指示等。觸摸屏MP377與S7-200組成了很好的自動化控制與人機交互平臺，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菜單項，其優(yōu)點是形象、逼真地反映菜單的功能，使后續(xù)的維護(hù)人員對畫面的理解、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、系統(tǒng)調(diào)試和數(shù)據(jù)記錄等。減少了對PLC輸入輸出端口的需求。3.2軟件設(shè)計熱帶卷全自動打捆機的移動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平臺上運行的西門子S7-200PLC編程軟件，適用于所有西門子S7-200PLC機型軟件編程，能夠解決小型現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜的自動化任務(wù)。西門子STEP7-Micro/WIN提供軟件工具調(diào)試和測試程序，包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)、為S7-200指定運行程序的掃描次數(shù)、強制變量值等。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，它們在STEP

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的控制系統(tǒng)是按一定的順序進(jìn)行動作，在程序地設(shè)計采用了順序的控制方式來進(jìn)行程序設(shè)計。按照系統(tǒng)要求，打捆機的程序分為三個子程序：手動控制、自動控制、數(shù)據(jù)采集（高速計數(shù)）。手動程序中每個動作相對孤立進(jìn)行。自動控制程序中的打捆機的每個動作都對應(yīng)一個相應(yīng)的程序段，每個程序段的運行又是依靠上一程序段的實現(xiàn)為前提條件。數(shù)據(jù)采集（高速計數(shù)）對進(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上電運行，在開始的運行周期中，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

熱軋鋼卷全自動打捆機是熱軋鋼卷包裝