西門子Ｓ７－２００在透明紙自動裝卸系統(tǒng)中的應(yīng)用

[摘要]意大利GD包裝機(jī)透明紙輥的更換是通過一個機(jī)械支架，由操作人員手工裝卸，這種裝卸比較慢，勞動強(qiáng)度大。為了提高工作效率，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，采用西門子S7-200系列小型可編程序控制器，設(shè)計一套透明紙輥自動裝卸系統(tǒng)，實現(xiàn)透明紙輥的自動裝卸。

[關(guān)鍵詞]自動控制系統(tǒng) 可編程序控制器 傳感器

中圖分類號：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310120－01

一、自動控制要求及工藝流程

（一）自動控制要求

1．手動裝卸紙圈功能。在原點位時，點動手動卸料按鈕，夾緊裝置就進(jìn)或退。達(dá)到裝卸紙圈的目的。

2．卸料功能。當(dāng)透明紙用一半需要卸下時，只要按一下卸料按鈕，就可以將用一半的透明紙卸下，料車自動返回待料位置。

3．復(fù)位功能。當(dāng)輸送裝置中途出現(xiàn)故障時，按一下卸紙筒按鈕，輸送裝置自動回到原點。

4．自動上紙功能。在夾緊裝置退回，并且退回傳感器被感應(yīng)，送料車上有透明紙輥，按一下送料按鈕，該裝置就自動裝紙。

5．缺紙自動報警功能。當(dāng)光電傳感器檢測到?jīng)]有紙時，報警指示燈閃亮，并且蜂鳴器叫，程序延時5秒鐘后停止。過5分鐘后還沒有換紙，報警指示燈再次閃亮，并且蜂鳴器叫。

（二）工藝流程

按進(jìn)料按鈕→料車載著備用透明紙輥前移，到位后→自動將透明紙輥升高到夾緊中心位置→夾緊汽缸夾緊透明紙輥并準(zhǔn)確定位→料車自動返回待料位置。

二、自動控制系統(tǒng)的主要硬件配置

（一）西門子S7-200可編程序控制器的性能

西門子S7-200可編程序控制器的CPU指令處理周期短，每執(zhí)行1K語句僅需要0.8毫秒，并且有浮點數(shù)運算、加減計數(shù)器同時運行，隨著可編程序控制器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，PLC的價格已大幅下降。PLC工作時性能穩(wěn)定，采用了光電隔離等多種抗干擾、提高可靠性的新技術(shù)。尤其是西門子公司推出的S7-200小型可編程序控制器系列，其模擬量單元價格便宜。

S7-200 PLC軟硬件設(shè)計先進(jìn)，使用高品質(zhì)材料和電子器件，具有更高的可靠性和更豐富的性能。其硬件體積小，重量輕，安裝方便，容易維護(hù)，采用固定式結(jié)構(gòu)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)性和更強(qiáng)的適用性。

（二）可編程序控制器的選擇

根據(jù)透明紙自動裝卸控制系統(tǒng)的要求，該自動控制系統(tǒng)需要9個輸入點，和7個輸出點。由于西門子S7-200系列小型可編程序控制器具有程序容量大、運行速度快、編程靈活、性能優(yōu)良、且價格低等優(yōu)點。因而選用型號為SIEMENS CPU 224 CN DC/DC/DC(6ES7 214-1AD23-0XB8)的S7-200 PLC作為核心部件。該型號的PLC具有14個輸入點、10個輸出點。它的電源24V直流電源，從GD包裝機(jī)上取24VDC電源就可以給PLC供電。

（三）I/O分配如下

1．輸入點的地址和功能2．輸出點的地址和功能

I0.0：進(jìn)料按鈕SB2Q0.0：漲膜閥SV1

I0.1：卸料按鈕SB3Q0.1：進(jìn)料閥SV2

I0.4：卸料微動開關(guān)SS1Q0.3：上升閥SV5

I0.6：油缸下檢測SP3Q0.4：油閥SV6

I0.7：進(jìn)料到位檢測SP4Q0.6：夾緊閥進(jìn)SV3

I1.0：上升到位檢測SP5Q0.7：夾緊閥退SV4

I1.1：夾緊閥進(jìn)到位檢測SP6Q1.1：缺紙檢測蜂鳴器SM

I1.2：夾緊閥退到位檢測SP7

I1.3：卸紙筒按鈕SB4

三、控制系統(tǒng)軟件的編制

控制系統(tǒng)分為兩部分，第一部分是透明紙用完時自動裝卸透明紙。首先，光電傳感器SP5檢測到透明紙用完時，Q1.1輸出信號，蜂鳴器SM響。這時，操作工需要停止包裝機(jī)的運行，按一下卸紙筒按鈕SB4，Q0.7輸出信號，夾緊閥退SV4得電退出，操作工需要用手接住空紙筒；夾緊閥退到位，傳感器SP7被感應(yīng)，這時準(zhǔn)備進(jìn)料。當(dāng)新透明紙放在輸送料車上時，卸料微動開關(guān)SS1檢測到透明紙存在；再按一下進(jìn)料按鈕SB2，送料部分程序被執(zhí)行，Q0.1輸出信號，進(jìn)料閥SV2得電，料車前進(jìn)。料車前進(jìn)到位后，進(jìn)料到位檢測SP4被感應(yīng)，Q0.3輸出信號，上升閥SV5得電。當(dāng)新透明紙被提升到為后，上升到位檢測SP5被感應(yīng)，Q0.6輸出信號，夾緊閥進(jìn)SV3得電，將新透明紙夾緊；夾緊到位后，夾緊閥進(jìn)到位檢測SP6被感應(yīng)，Q0.0輸出信號，漲膜閥SV1得電，將透明紙漲住。經(jīng)過程序延時后，上升閥SV5關(guān)斷，上升油缸退回原位；進(jìn)料閥SV2關(guān)斷，料車退回原位，整個換紙過程結(jié)束。

第二部分是當(dāng)透明紙在未用完的情況下，由于其他原因想更換透明紙，首先要保證料車上沒有透明紙，即卸料微動開關(guān)SS1沒有被感應(yīng)，按一下卸料按鈕SB3，Q0.1輸出信號，閥SV2得電，料車前進(jìn)。料車前進(jìn)到位后，進(jìn)料到位檢測SP4被感應(yīng)后，料車停止，經(jīng)過程序延時后，Q0.3輸出信號，上升閥SV5得電，上升油缸上升托住沒有用完的透明紙。Q0.7輸出信號，夾緊閥退SV4得電，夾緊閥退到位后檢測SP7被感應(yīng)，透明紙落到上升的料車上。經(jīng)過程序延時后，上升閥SV5關(guān)斷，料車下降；下降到位后油缸下檢測SP3被感應(yīng)，經(jīng)過程序延時后，閥SV2關(guān)斷，料車回到原位，整個工作過程結(jié)束。

四、結(jié)束語

該控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮了S7-200 PLC優(yōu)異性能，即控制系統(tǒng)簡單、緊湊、可靠、操作簡單方便，造價低廉等。這套系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，大大減輕了操作工的勞動強(qiáng)度，還有效地提高了設(shè)備的有效作業(yè)率，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]路林吉等編著，可編程序控制器原理及應(yīng)用，北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]余雷聲主編，電氣控制與PLC應(yīng)用，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[3]蔡行健、黃文鈺主編，深入淺出西門子自動化產(chǎn)品系列叢書，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[4]常斗南等主編，小型可編程序控制器原理與實踐，沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[5]朱紹祥等編譯，可編程序控制器(PC)原理與應(yīng)用，上海：上海交通大學(xué)出版社.

作者簡介：

魏繼剛，男，漢族，河南人，青島化工學(xué)院，91級，自動化專業(yè)本科生，學(xué)士學(xué)位，在青島卷煙廠工作，助理工程師，研究方向：自動控制系統(tǒng)。