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摘要：应用S7-1500PLC控制器实现了对热模锻压力机的自动化控制，主要介绍其硬件组态过程，并通过PROFINET通信、DP通信与系统人机交互界面、编码器等设备进行通讯。提高产品整体稳定性及响应速度，为实现全自动化生产线奠定了技术基础。
关键词：热模锻压力机 西门子PLC 工业以太网
Abstract：The S7-1500 PLC controller is used to realize the automatic control of the hot-die forging press， mainly introduces the hardware configuration process， and communicates with the system’s human-computer interaction interface、encoder and other equipment through PROFINET、DP. Improve the overall stability and response speed of the product， laying a technical foundation for the realization of a fully automated production line.
Keywords： Hot-die forging press machine Siemens PLC Industrial Ethernet
热模锻压力机在汽车、航空、矿山机械等制造业中，由于锻造出的锻件精度高、材料利用率高、易于实现自动化、对工人的操作技术水平要求低、噪声和振动小等优点，已经成为各大生产厂家必用的设备。随着工业自动化水平的逐步提高，对设备运行速度、安全性、可靠性及精度要求越来越高，只有运行速度及精度达到一定要求后，才可以与全自动化的机器人配合，实现整条流程无人化操作。
一、热模锻压力机工作原理
热模锻压力机主要由压力机的主机本体、辅助设备、液压系统、润滑系统、气动系统和电气控制系统组成。热模锻压力机基本结构包括上锻模与下锻模、电机-曲柄-连杆-滑块机构、离合与制动联锁机构、上顶料与下顶料机构。主电机拖动小带轮旋转，小带轮通过皮带传动带动大飞轮，与大飞轮同轴的小齿轮与大齿轮啮合。当电机启动完毕后，此时转速达到额定转速，通过离合器与制动器的配合，使滑块上下运动，滑块从上死点运动至下死点再回到上死点为一个工作循环，上死点也就是滑块的上极限位，下死点既为滑块下极限位。
三、熱模锻压力机电控系统
根据工艺要求，必须做好机械、液压、电气间的状态转换和逻辑连锁条件，因此，为了保证该系统能够长期可靠的运行，该控制系统利用西门子公司新出的、响应速度快、稳定性高的S7-1500系列CPU模块、数字量输入和输出模块、电源模块和位置输入模块、模拟量输入输出模块等组成，所有开关量和模拟量信号均由CPU进行处理，由CPU完成对热模锻压力机工艺流程的逻辑控制，并与系统人机界面进行以太网数据通讯。ET200MP是一种模块化、可扩展和通用的分布式I/O系统，中央控制器通过PROFINET或PROFIBUS访问作为中央I/O模块的ET200MP。能提升响应时间和精度控制水平，能将循环时间控制在250μs以内。
高水平的系统性能和快速信号处理能力能极大地缩短响应时间，加强控制能力，S7-1500西门子PLC设计有高速背板总线，具有高波特率和高效的传输协议。本文选择CPU1513PLC，设有两个PROFINET端口。ET200MP选择IM155-5DP ST作为通讯接口，订货号为：6ES7155-5BA00-0AB0，具体网络布置图如图1所示。
1500PLC自带PROFINET与HMI进行通讯，本次设备选择TP1200精智面板，凸轮编码器、封高位置及角度显示器与PLC旁CM1542-5-1构成闭环DP网络。PLC模块包含一个电源PM190W模块、一个1513PLC、一个CM1542-5-1（用于DP网络通信）、5个数字量输入模块。其中，数字量输入模块均选择32位数字量输入输出模块。ET200MP主要由3个模拟量输入模块、3个数字量输出模块及一个模拟量输出模块构成。模拟量输入模块用于采集设备上曲轴、连杆等关键部件温度信号，一旦温度异常设备停止来保护设备。
三、设备状态运行显示
HMI界面与1500PLC通过PROFINET通信，实时显示设备稀油润滑点数及干油润滑次数，油箱温度、曲轴转角、封高位置显示、下顶料实际位置等一些设备关键数据。本压力机在操作箱上设有一台15英寸的触摸屏，由操作人员对机组生产工艺参数进行设定、对设备状态进行实施监控及诊断。画面内容包括：热模锻压力机主监控画面，调整模式画面，单次模式画面，故障显示画面，温度显示画面，曲轴转角画面，液压润滑画面及换模画面等。人机界面所采用的软件是 WINCC FLEXIBLE 2008 SP2，此软件具有数据采集、监控和控制自动化过程等功能，并有中文操作系统，便于工作人员使用和维护。压力机主画面及具体显示参数如下图2所示。
四、结论
本文应用西门子S7-1500系列PLC设计了热模锻压力机硬件控制系统，经过调试该产品目前已交付用户方使用。该设备单次动作8S即可完成一个动作循环，并与上下料机器人配合，实现了热模锻压力机高效得自动化运行。并将所有重要数据实时显示在画面上，也可从故障画面找到故障原因，便于操作工维护及使用该设备。为企业节约成本，创造了巨大的经济效益。
参考文献
[1] 赵林，肖彩霞.基于EtherCAT的热模锻压力机控制系统优化设计.热加工工艺.2018，05（47）：155～158.
[2] 叶育斌.西门子S7-1500PLC在配料搅拌装置中的应用.设备管理与维修.2019，4下： 145～146.
关键词：热模锻压力机 西门子PLC 工业以太网
Abstract：The S7-1500 PLC controller is used to realize the automatic control of the hot-die forging press， mainly introduces the hardware configuration process， and communicates with the system’s human-computer interaction interface、encoder and other equipment through PROFINET、DP. Improve the overall stability and response speed of the product， laying a technical foundation for the realization of a fully automated production line.
Keywords： Hot-die forging press machine Siemens PLC Industrial Ethernet
热模锻压力机在汽车、航空、矿山机械等制造业中，由于锻造出的锻件精度高、材料利用率高、易于实现自动化、对工人的操作技术水平要求低、噪声和振动小等优点，已经成为各大生产厂家必用的设备。随着工业自动化水平的逐步提高，对设备运行速度、安全性、可靠性及精度要求越来越高，只有运行速度及精度达到一定要求后，才可以与全自动化的机器人配合，实现整条流程无人化操作。
一、热模锻压力机工作原理
热模锻压力机主要由压力机的主机本体、辅助设备、液压系统、润滑系统、气动系统和电气控制系统组成。热模锻压力机基本结构包括上锻模与下锻模、电机-曲柄-连杆-滑块机构、离合与制动联锁机构、上顶料与下顶料机构。主电机拖动小带轮旋转，小带轮通过皮带传动带动大飞轮，与大飞轮同轴的小齿轮与大齿轮啮合。当电机启动完毕后，此时转速达到额定转速，通过离合器与制动器的配合，使滑块上下运动，滑块从上死点运动至下死点再回到上死点为一个工作循环，上死点也就是滑块的上极限位，下死点既为滑块下极限位。
三、熱模锻压力机电控系统
根据工艺要求，必须做好机械、液压、电气间的状态转换和逻辑连锁条件，因此，为了保证该系统能够长期可靠的运行，该控制系统利用西门子公司新出的、响应速度快、稳定性高的S7-1500系列CPU模块、数字量输入和输出模块、电源模块和位置输入模块、模拟量输入输出模块等组成，所有开关量和模拟量信号均由CPU进行处理，由CPU完成对热模锻压力机工艺流程的逻辑控制，并与系统人机界面进行以太网数据通讯。ET200MP是一种模块化、可扩展和通用的分布式I/O系统，中央控制器通过PROFINET或PROFIBUS访问作为中央I/O模块的ET200MP。能提升响应时间和精度控制水平，能将循环时间控制在250μs以内。
高水平的系统性能和快速信号处理能力能极大地缩短响应时间，加强控制能力，S7-1500西门子PLC设计有高速背板总线，具有高波特率和高效的传输协议。本文选择CPU1513PLC，设有两个PROFINET端口。ET200MP选择IM155-5DP ST作为通讯接口，订货号为：6ES7155-5BA00-0AB0，具体网络布置图如图1所示。
1500PLC自带PROFINET与HMI进行通讯，本次设备选择TP1200精智面板，凸轮编码器、封高位置及角度显示器与PLC旁CM1542-5-1构成闭环DP网络。PLC模块包含一个电源PM190W模块、一个1513PLC、一个CM1542-5-1（用于DP网络通信）、5个数字量输入模块。其中，数字量输入模块均选择32位数字量输入输出模块。ET200MP主要由3个模拟量输入模块、3个数字量输出模块及一个模拟量输出模块构成。模拟量输入模块用于采集设备上曲轴、连杆等关键部件温度信号，一旦温度异常设备停止来保护设备。
三、设备状态运行显示
HMI界面与1500PLC通过PROFINET通信，实时显示设备稀油润滑点数及干油润滑次数，油箱温度、曲轴转角、封高位置显示、下顶料实际位置等一些设备关键数据。本压力机在操作箱上设有一台15英寸的触摸屏，由操作人员对机组生产工艺参数进行设定、对设备状态进行实施监控及诊断。画面内容包括：热模锻压力机主监控画面，调整模式画面，单次模式画面，故障显示画面，温度显示画面，曲轴转角画面，液压润滑画面及换模画面等。人机界面所采用的软件是 WINCC FLEXIBLE 2008 SP2，此软件具有数据采集、监控和控制自动化过程等功能，并有中文操作系统，便于工作人员使用和维护。压力机主画面及具体显示参数如下图2所示。
四、结论
本文应用西门子S7-1500系列PLC设计了热模锻压力机硬件控制系统，经过调试该产品目前已交付用户方使用。该设备单次动作8S即可完成一个动作循环，并与上下料机器人配合，实现了热模锻压力机高效得自动化运行。并将所有重要数据实时显示在画面上，也可从故障画面找到故障原因，便于操作工维护及使用该设备。为企业节约成本，创造了巨大的经济效益。
参考文献
[1] 赵林，肖彩霞.基于EtherCAT的热模锻压力机控制系统优化设计.热加工工艺.2018，05（47）：155～158.
[2] 叶育斌.西门子S7-1500PLC在配料搅拌装置中的应用.设备管理与维修.2019，4下： 145～146.