《电工技术》期刊精选——西门子PLC和触摸屏在矫直机上的应用

西门子PLC和触摸屏在矫直机上的应用

    张爱华

    （新钢特钢公司钢管厂，江西新余338013）

    [摘要] 主要介绍了西门子S7-300PLC和触摸屏在矫直机上的系统配置和软件设计，用触摸屏设置工艺数据、显示工作状态，用PLC控制工艺流程，提高了系统自动化程度和生产效率。

    关键词 西门子S7-300PLC 触摸屏 矫直机 Winccflexible

    0引言

    随着对生产效率的要求愈来愈高，需要提高设备的自动化程度，而工艺和产品质量的更高要求使得人工已无法完成所需求的工序,因此把西门子S7-300PLC与触摸屏控制技术应用在钢管矫直机的控制系统中，实现了实时监控，提高了系统自动化程度和控制精度。

    1系统配置

    系统硬件配置如图1所示，采用西门子S7-314PLC作为主控机，控制整个矫直工艺流程。触摸屏为5.7in的TP270。

    PLC系统中配置了3块8通道智能型FM350-2计数器模块，它和光电编码器配合，用于矫直机的9个主矫直辊在垂直方向上的上、下位置以及在水平方向上的相对轧制中心线偏转角度的检测与控制。系统配置了2块32点的SM321数字量输入模块和2块32点的SM322数字量输出模块，用于对系统中的开关信号检测和逻辑控制。

    选用SM334模拟量输入/输出模块作为液压系统的压力、温度、主电机变频器电流检测、主电机变频器运行速度给定。SM334模拟量输入/输出模块具有4个输入点和2个输出点，4个输入点分别配给液压系统的压力、温度以及上、下2台主电机变频器电流的检测，2个输出点分别配给上、下2台主电机变频器运行速度的给定。在点动、单动运行方式下，上、下2台主电机变频器运行速度的给定由外部电位器调节。

    矫直机上位的4个矫直辊的工作动力由上主电机传动，矫直机下位的5个矫直辊的工作动力由下主电机传动，各矫直辊的位置调整由各自的位移、角度驱动电机，编码器及液压系统相互配合完成。液压系统在调整时起随动作用，以便消除传动丝杆的间隙，调整完毕起锁紧作用，防止调整位移产生变化及发生安全事故。

    2系统软件设计

    2.1触摸屏界面设计

    触摸屏界面设计采用Winccflexible组态软件，它具有开放和带有VisualBasic脚本功能，集成了ActiveX控件，可以将人机界面集成到TCP/IP网络中。Winccflexible组态软件简单、高效、功能强大，基于表格的编辑器简化了对象的生成和编辑，通过图形化配置大大简化了复杂的配置任务；带有丰富的图库，图库中元件的动态性能和缩放比例度是可变的，可方便快速地组态成所需的各种画面。根据生产工艺要求，组态了用户管理、报警提示、数据记录、参数设定、工艺过程状态显示5个部分的人机界面画面。

    用户管理：为了严格工艺纪律和操作规程，保证生产质量和系统运行安全，设置了操作员、工艺管理员2个权限级别，不同的权限级别在系统中的相应功能的可操作性也不同。

    报警提示：报警提示分为实时报警和历史报警，当监控系统发生符合报警配置条件的实时报警信息时，报警窗口与报警指示器将会在当时被打开的画面中显现，同时发出声光报警，使操作人员在监控画面的指示下能迅速确认和处理故障。历史报警中记录系统运行中的各种报警和事件信息，提供信息查询。

    数据记录：主要记录各个矫直辊的运行位置及液压系统的压力、温度、主电机的工作电流。为掌握和分析系统的运行状况提供依据。

    参数设定：用于设置矫直机的9个主矫直辊在垂直方向上的上、下位移以及在水平方向上的相对轧制中心线偏转角度；上、下主机变频器运行速度；液压系统的压力上、下限及温度的上、下限。

    工艺过程状态显示：主要是反映矫直机的实时工作流程。通过图形对象与变量之间进行动画连接，模拟现场设备的运行，可让操作人员直观地了解设备的运行状态。

    2.2PLC控制程序设计

    PLC控制程序采用模块化编程，主要包括主程序、点动运行程序、单动运行子程序、自动运行子程序、位移计算子程序、角度偏转计算子程序6部分。

    主程序首先对程序进行初始化，然后对系统的操作方式进行判断，根据不同的操作方式运行相应的程序模块。

    点动运行方式时按下各个相应的控制按钮，相应的设备动作，松开按钮相应的设备停止运行，此种方式一般用于调试，也可以在触摸屏上进行操控。

    单动运行方式时按下各个相应的控制按钮，相应的设备启动运行，按下停止按钮，相应的设备停止运行，此种方式一般用于如物料检测器、触摸屏等存在故障不能自动运行时。

    自动工作方式时按下触摸屏画面上的起动按钮，首先矫直机的9个矫直辊在垂直方向上的上、下位移以及在水平方向上的相对轧制中心线偏转角度按触摸屏所设置的参数自动调整，调整到位后，上、下主机按触摸屏所设置的参数自动启动运行，主机启动完毕，矫直机前、后运输辊道才能启动运转，在自动工作方式下所有的手动按钮都有效，人工干预时自动模式自动退出，人工干预完成后自动模式自动恢复。

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