论文部分内容阅读
摘要：对制丝线粉尘处理现状进行了分析，发现一台压棒机不能及时处理汇集的粉尘。现增加一台全自动液压式压棒机系统，采用西门子可编程控制器对新压棒系统进行自动控制设计，解决了粉尘积压问题，满足了生产的需要，取得了良好的效果。
关键词：压棒机液压系统电控系统
中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1007-3973（2012）004-042-02
1概述
自动压棒系统能将经过除尘设备收集的粉尘压缩成一定尺寸规格的密实粉尘棒料，这些粉尘棒料又可用作燃料，变废为宝。从制丝、卷包生产线收集的粉尘汇集在一起，因粉尘数量多及压棒机自身的维护，经一台压棒机处理，经常造成粉尘积压，影响生产。增加一台液压式压棒机系统，采用西门子可编程控制器对压棒系统进行自动控制设计。改造后解决了粉尘积压问题，满足了生产的需要，取得了良好的经济效益。
2全自动液压式压棒系统组成
整个压棒系统主要由机架、储料仓、螺旋送料总成、特种压尘油缸、夹钳、液压系统、水循环冷却系统和电控系统等部分组成。
液压系统主要由恒功率变量泵组、液压站、油冷却系统等组成。恒功率变量泵组主要由电动机、钟形罩、联轴器和恒功率变量泵组成。恒功率变量泵组为特种压尘油缸提供压力油。液压系统采用了独立的冷却回路，冷却回路使用风冷式冷却器。
TG系列全自动液压式压棒机配有独立的电控系统，电控系统以德国SIEMENS公司S7系列可编程控制器为核心，实现了设备的自动控制。
3全自动液压式压棒机工作原理
来料通过前方螺旋送料机或风送管道不断地被送到TG系列全自动液压式压棒机的储料仓内。在减速电机的带动下，储料箱内的刮板喂料机构不断的旋转，将储料仓中的物料不断地刮到垂直料斗中。
在此垂直料斗中有一由减速电机驱动的搅料棒，它可将物料顺利地落到由液压马达驱动的送料螺杆上。不断地被送入压缩座中。
在压缩座中的物料在特种压尘油缸活塞杆的不断挤压下，被分别送入左右两个成形头，结实的棒料在成形头中被特种压尘油缸活塞杆压缩成形。
推动特种压尘油缸活塞杆的液压压力在压缩棒料的过程中会不断的升高，当此压力达到压力开关设定的压力值时，压力开关会发出一信号，此信号将使棒料正在被压缩的这一侧的夹钳张开。
这之后，随着夹钳的张开，物料被推出成形头，同时特种压尘油缸活塞杆向反方向运动，一个生产周期结束。
螺旋送料总成的送料动作和特种压尘油缸活塞杆的左右运动，是由四个行程开关控制的。
当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使左极限行程开关动作时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使左送料行程开关动作时，左边螺旋送料总成向左压缩座送料。当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使右极限行程开关动作时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使右送料行程开关动作时，右边螺旋送料总成向右压缩座送料。
当储料仓内物料的高度达到储料仓高位行程开关的位置时，此开关动作。PLC会通知前方输送设备通过气缸打开紧急落料口，使来料由此口排出，避免全线堵料。
当回油滤油器堵塞时，回油滤油器堵塞报警开关动作，同时，此开关上的发光二极管发光。
4自动控制系统主要硬件的配置
4.1西门子S7-300 PLC的选择
根据压棒系统自动控制系统的要求，该自动控制系统需要40个输入信号和17个输出信号。西门子S7-300 PLC的CPU右边可以安装1至8个模块，可根据实际需要自由配置，具有很强的灵活性，能满足该系统的需要。选择型号为SIEMENS CPU，类型：CPU315-2 DP，订货号：6ES7 315-2AG10-0AB0。电源模块：PS 307 2A，订货号：6ES7 307-1BA00-0AA0。数字量输入模块：DI16xDC24V，订货号：6ES7 321-1BH02-0AA0。数字量输出模块：DO8xDC24V/2A，订货号6ES7 322-1BF01-0AA0。此CPU315-2 DP有 1个MPI通讯协议和1个DP通讯协议接口,具有同其他CPU通讯能力，可与上下游设备联机工作，实现多设备的联动；同时具有体积小，安装方便，易于维护等特点。
4.2执行元件的选择
根据电机的额定电流选择相匹配的空气开关，起到对电机的过载保护作用。根据电机的功率选择相匹配的24VDC直流接触器，由西门子S7-300PLC输出模块直接驱动。由于电磁阀的驱动电流较大，增加小功率中间继电器作电流放大转换，实现小电流驱动大电流。保护了S7-300PLC系统的安全、减少了生产时的故障停机率。
5 自动控制系统的控制过程分析
5.1自动控制系统的组成
压棒系统的控制系统包括主电路和控制电路，主电路实现动力的供给，由主油泵电机、送料及冷却油泵电机、夹钳泵电机、刮料电机、水泵电机，水冷却器电机，油冷却器电机，两台搅料减速电机组成，控制电路按照设计要求完成具体的控制过程，由PLC完成整个控制过程。
5.2控制过程流程
(1)物料流程：
螺旋送料机→压棒机的储料仓→螺旋送料总成的垂直料斗→物料搅松→液压马达驱动的送料螺杆→压缩座→左右两个成形头→被特种压尘油缸活塞杆压缩成形。
(2)控制过程流程：
系统上电→电机运行→打开压尘油缸活塞杆运动电磁阀→压力开关达到设置值→打开被压缩的这一侧的夹钳张开电磁阀→打开螺旋送料总成向另一侧压缩座送料电磁阀→压尘油缸活塞杆向反方向运动，一个生产周期结束。
(3)螺旋送料总成的送料动作和特种压尘油缸活塞杆的左右运动，是由四个行程开关控制的：
SQ5为左极限行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。
SQ4为左送料行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，左边螺旋送料总成向左压缩座送料。
SQ7为右极限行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。
SQ6为右送料行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，右边螺旋送料总成向右压缩座送料。
5.3PLC外部接线图
5.4控制程序分析
整个程序由主程序OB1组织块循环扫描执行，并根据条件调用相应的子程序块FC4、FC5、FC6，完成控制功能。控制程序见附录。
主程序OB1中，当选择自动运行(I0.4=1)且选择非手动运行（I7.1＝0）时调用FC4、FC5子程序块实现自动控制。当选择非自动运行(I0.4=0)且选择手动运行（I7.1＝1）时调用FC6子程序块实现动手控制。。
在手动控制状态，主程序OB1中调用FC6子程序，实现单台电机的起停，通过现场的启停按钮控制单台电机的起停，方便设备的檢修和故障的排除。
在自动控制状态，主程序OB1中调用FC4、FC5子程序，实现压棒系统的自动控制如下：
梯形图中FC5子程序的程序段1：实现各台电机空开的监视，如果有一台电机过载空开断开，则停止自动运行，即保护设备的安全，又方便及时排除故障；程序段2：故障显示；程序段3：运行启、停；程序段5：各台电机启动条件；程序段6、7、8：延时顺序启动各台电机；程序段9、10：顺序启动延时；程序段11、12、13：实现短脉冲；程序段14：运行指示。
梯形图中FC4子程序通过控制各电磁阀有序动作，由高夜压油推动各部件动作，实现压棒过程。程序段1、2：控制压尘油缸活塞杆左右运动；程序段4、6：控制左右夹钳协调运动；程序段7、8：控制左装料和右装料。
6结束语
自动控制系统中所使用的西门子S7—300 PLC性能稳定，运行可靠，故障率低，便于维护。利用S7—300 PLC对整个压棒系统实现了自动控制，项目改造实施成功后，彻底解决了粉尘积压问题，满足了生产的需要，取得了良好的效果。通过对该项目的改造，能够将所学到的PLC技术应用到解决实际生产中遇到的问题，改善了生产中的瓶颈环节，提高了生产效率。
参考文献：
[1]崔坚.西门子S7可编程序控制器－STEP7编程指南[M].机械工业出版社,2007.
[2]刘锴,周涛.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出版社,2006.
[3]刘华波,何文雪,王雪.西门子S7-300/400PLC[M].机械工业出版社,2010.
[4]徐时许,朱杀其,王毓顺.可编程序控制器——原理·应用·网络[M].中国科学技术大学出版社,2008.
关键词：压棒机液压系统电控系统
中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1007-3973（2012）004-042-02
1概述
自动压棒系统能将经过除尘设备收集的粉尘压缩成一定尺寸规格的密实粉尘棒料，这些粉尘棒料又可用作燃料，变废为宝。从制丝、卷包生产线收集的粉尘汇集在一起，因粉尘数量多及压棒机自身的维护，经一台压棒机处理，经常造成粉尘积压，影响生产。增加一台液压式压棒机系统，采用西门子可编程控制器对压棒系统进行自动控制设计。改造后解决了粉尘积压问题，满足了生产的需要，取得了良好的经济效益。
2全自动液压式压棒系统组成
整个压棒系统主要由机架、储料仓、螺旋送料总成、特种压尘油缸、夹钳、液压系统、水循环冷却系统和电控系统等部分组成。
液压系统主要由恒功率变量泵组、液压站、油冷却系统等组成。恒功率变量泵组主要由电动机、钟形罩、联轴器和恒功率变量泵组成。恒功率变量泵组为特种压尘油缸提供压力油。液压系统采用了独立的冷却回路，冷却回路使用风冷式冷却器。
TG系列全自动液压式压棒机配有独立的电控系统，电控系统以德国SIEMENS公司S7系列可编程控制器为核心，实现了设备的自动控制。
3全自动液压式压棒机工作原理
来料通过前方螺旋送料机或风送管道不断地被送到TG系列全自动液压式压棒机的储料仓内。在减速电机的带动下，储料箱内的刮板喂料机构不断的旋转，将储料仓中的物料不断地刮到垂直料斗中。
在此垂直料斗中有一由减速电机驱动的搅料棒，它可将物料顺利地落到由液压马达驱动的送料螺杆上。不断地被送入压缩座中。
在压缩座中的物料在特种压尘油缸活塞杆的不断挤压下，被分别送入左右两个成形头，结实的棒料在成形头中被特种压尘油缸活塞杆压缩成形。
推动特种压尘油缸活塞杆的液压压力在压缩棒料的过程中会不断的升高，当此压力达到压力开关设定的压力值时，压力开关会发出一信号，此信号将使棒料正在被压缩的这一侧的夹钳张开。
这之后，随着夹钳的张开，物料被推出成形头，同时特种压尘油缸活塞杆向反方向运动，一个生产周期结束。
螺旋送料总成的送料动作和特种压尘油缸活塞杆的左右运动，是由四个行程开关控制的。
当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使左极限行程开关动作时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使左送料行程开关动作时，左边螺旋送料总成向左压缩座送料。当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使右极限行程开关动作时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使右送料行程开关动作时，右边螺旋送料总成向右压缩座送料。
当储料仓内物料的高度达到储料仓高位行程开关的位置时，此开关动作。PLC会通知前方输送设备通过气缸打开紧急落料口，使来料由此口排出，避免全线堵料。
当回油滤油器堵塞时，回油滤油器堵塞报警开关动作，同时，此开关上的发光二极管发光。
4自动控制系统主要硬件的配置
4.1西门子S7-300 PLC的选择
根据压棒系统自动控制系统的要求，该自动控制系统需要40个输入信号和17个输出信号。西门子S7-300 PLC的CPU右边可以安装1至8个模块，可根据实际需要自由配置，具有很强的灵活性，能满足该系统的需要。选择型号为SIEMENS CPU，类型：CPU315-2 DP，订货号：6ES7 315-2AG10-0AB0。电源模块：PS 307 2A，订货号：6ES7 307-1BA00-0AA0。数字量输入模块：DI16xDC24V，订货号：6ES7 321-1BH02-0AA0。数字量输出模块：DO8xDC24V/2A，订货号6ES7 322-1BF01-0AA0。此CPU315-2 DP有 1个MPI通讯协议和1个DP通讯协议接口,具有同其他CPU通讯能力，可与上下游设备联机工作，实现多设备的联动；同时具有体积小，安装方便，易于维护等特点。
4.2执行元件的选择
根据电机的额定电流选择相匹配的空气开关，起到对电机的过载保护作用。根据电机的功率选择相匹配的24VDC直流接触器，由西门子S7-300PLC输出模块直接驱动。由于电磁阀的驱动电流较大，增加小功率中间继电器作电流放大转换，实现小电流驱动大电流。保护了S7-300PLC系统的安全、减少了生产时的故障停机率。
5 自动控制系统的控制过程分析
5.1自动控制系统的组成
压棒系统的控制系统包括主电路和控制电路，主电路实现动力的供给，由主油泵电机、送料及冷却油泵电机、夹钳泵电机、刮料电机、水泵电机，水冷却器电机，油冷却器电机，两台搅料减速电机组成，控制电路按照设计要求完成具体的控制过程，由PLC完成整个控制过程。
5.2控制过程流程
(1)物料流程：
螺旋送料机→压棒机的储料仓→螺旋送料总成的垂直料斗→物料搅松→液压马达驱动的送料螺杆→压缩座→左右两个成形头→被特种压尘油缸活塞杆压缩成形。
(2)控制过程流程：
系统上电→电机运行→打开压尘油缸活塞杆运动电磁阀→压力开关达到设置值→打开被压缩的这一侧的夹钳张开电磁阀→打开螺旋送料总成向另一侧压缩座送料电磁阀→压尘油缸活塞杆向反方向运动，一个生产周期结束。
(3)螺旋送料总成的送料动作和特种压尘油缸活塞杆的左右运动，是由四个行程开关控制的：
SQ5为左极限行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。
SQ4为左送料行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，左边螺旋送料总成向左压缩座送料。
SQ7为右极限行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，特种压尘油缸活塞杆立即向反方向运动。
SQ6为右送料行程开关，当特种压尘油缸活塞杆上的拨杆使此开关发信时，右边螺旋送料总成向右压缩座送料。
5.3PLC外部接线图
5.4控制程序分析
整个程序由主程序OB1组织块循环扫描执行，并根据条件调用相应的子程序块FC4、FC5、FC6，完成控制功能。控制程序见附录。
主程序OB1中，当选择自动运行(I0.4=1)且选择非手动运行（I7.1＝0）时调用FC4、FC5子程序块实现自动控制。当选择非自动运行(I0.4=0)且选择手动运行（I7.1＝1）时调用FC6子程序块实现动手控制。。
在手动控制状态，主程序OB1中调用FC6子程序，实现单台电机的起停，通过现场的启停按钮控制单台电机的起停，方便设备的檢修和故障的排除。
在自动控制状态，主程序OB1中调用FC4、FC5子程序，实现压棒系统的自动控制如下：
梯形图中FC5子程序的程序段1：实现各台电机空开的监视，如果有一台电机过载空开断开，则停止自动运行，即保护设备的安全，又方便及时排除故障；程序段2：故障显示；程序段3：运行启、停；程序段5：各台电机启动条件；程序段6、7、8：延时顺序启动各台电机；程序段9、10：顺序启动延时；程序段11、12、13：实现短脉冲；程序段14：运行指示。
梯形图中FC4子程序通过控制各电磁阀有序动作，由高夜压油推动各部件动作，实现压棒过程。程序段1、2：控制压尘油缸活塞杆左右运动；程序段4、6：控制左右夹钳协调运动；程序段7、8：控制左装料和右装料。
6结束语
自动控制系统中所使用的西门子S7—300 PLC性能稳定，运行可靠，故障率低，便于维护。利用S7—300 PLC对整个压棒系统实现了自动控制，项目改造实施成功后，彻底解决了粉尘积压问题，满足了生产的需要，取得了良好的效果。通过对该项目的改造，能够将所学到的PLC技术应用到解决实际生产中遇到的问题，改善了生产中的瓶颈环节，提高了生产效率。
参考文献：
[1]崔坚.西门子S7可编程序控制器－STEP7编程指南[M].机械工业出版社,2007.
[2]刘锴,周涛.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出版社,2006.
[3]刘华波,何文雪,王雪.西门子S7-300/400PLC[M].机械工业出版社,2010.
[4]徐时许,朱杀其,王毓顺.可编程序控制器——原理·应用·网络[M].中国科学技术大学出版社,2008.