西門子PLC在水平母線鑄造機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱紅梅，潘美君

（青海省工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校黃河鑫業(yè)有限公司，青海 西寧 811600）

0 引言

SHF/PZJ.00型水平式連續(xù)鑄造機(jī)是電解鋁廠母線、陽(yáng)極導(dǎo)桿鑄造生產(chǎn)的專用設(shè)備，該設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊布局合理、自動(dòng)化高、鑄造、切割一機(jī)完成，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、性能優(yōu)越，適用于各種規(guī)格的鋁母線及陽(yáng)極導(dǎo)桿的鑄造生產(chǎn)作業(yè)。且具有操作簡(jiǎn)單、外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)、制品外表面平整光潔、效率高節(jié)省人力物力等特點(diǎn)。

1 水平母線鑄造機(jī)工藝流程及控制要求

1.1 工藝流程

混合爐內(nèi)鋁液通過(guò)溜槽流入中間包內(nèi)，鋁液通過(guò)中間包溜口自由流過(guò)結(jié)晶器后進(jìn)入拉坯牽引頭，此時(shí)打開冷卻水將鋁液凝固，同時(shí)打開拉坯機(jī)電機(jī)開關(guān)，慢慢調(diào)節(jié)拉坯機(jī)速度，注意拉坯速度應(yīng)與制品結(jié)晶速度相匹配，待鑄造正常后再慢慢加快速度和冷卻水量，達(dá)到正常鑄造速度，最后經(jīng)過(guò)鋸切制成成品。

生產(chǎn)工藝過(guò)程如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

1.2 控制要求

1.2.1 設(shè)有手動(dòng)，自動(dòng)兩種工作方式。

手動(dòng)工作方式:用于對(duì)某一機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，并用于自動(dòng)工作方式前協(xié)調(diào)各部動(dòng)作;自動(dòng)工作方式:用于對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)操作。

1.2.2 設(shè)有急停開關(guān)

在兩個(gè)操作盤C1、C2上設(shè)有生產(chǎn)線急停開關(guān)，在生產(chǎn)線出現(xiàn)故障時(shí)，能在任一部位實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線急停。

1.2.3 設(shè)有信號(hào)指示及報(bào)警裝置

在C1，C2操作面板上均設(shè)有運(yùn)行狀態(tài)指示燈，并在C1和C2操作柜內(nèi)設(shè)有電笛報(bào)警裝置，當(dāng)生產(chǎn)線急停時(shí)（任一急停按鈕按下），電笛均會(huì)鳴叫報(bào)警，通知各崗位操作人員注意和處理。

2 控制系統(tǒng)硬件配置與接線

［1］可知，水平母線鑄造機(jī)控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、觸摸屏HMI組成。硬件系統(tǒng)主要包括電源模塊、CPU模塊、觸摸屏、繼電器等。控制系統(tǒng)部分接線圖如圖2。

（1）系統(tǒng)控制采用西門子S7－200PLC系列CPU224。

（2）觸摸屏采用西門子公司的人機(jī)界面6600C─SB觸摸屏1個(gè)。

（3）電源模塊:PS307輸入240 VAC/輸出24 VDC，4 A，供其他模塊使用。

3 系統(tǒng)控制過(guò)程

3.1 水平母線鑄造機(jī)運(yùn)行控制

圖2 控制系統(tǒng)部分接線圖

圖3 母線鑄造機(jī)運(yùn)行控制流程圖

圖4 水平母線機(jī)鋸切部分控制程序圖

水平母線機(jī)控制流程圖如圖3。水平母線鑄造機(jī)設(shè)備組成由引錠頭、拉坯機(jī)、同步鋸切機(jī)、成品料架、冷卻系統(tǒng)、氣動(dòng)控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等所組成。水平母線鑄造機(jī)分為拉坯機(jī)和同步鋸兩個(gè)主要控制過(guò)程?；旌蠣t內(nèi)鋁液通過(guò)溜槽流入中間包內(nèi)，鋁液通過(guò)中間包溜口自由流過(guò)結(jié)晶器后進(jìn)入拉坯牽引頭，此時(shí)打開冷卻水將鋁液凝固，同時(shí)打開拉坯機(jī)電機(jī)開關(guān)，慢慢調(diào)節(jié)拉坯機(jī)速度，注意拉坯速度應(yīng)與制品結(jié)晶速度相匹配，待鑄造正常后再慢慢加快速度和冷卻水量，達(dá)到正常鑄造速度。制品拉出正常后，待引錠頭進(jìn)入拉坯機(jī)1號(hào)壓輥之前，升起1號(hào)壓輥，等到引錠頭位置走過(guò)1號(hào)壓輥后再壓1號(hào)壓輥，待引錠頭位置走到拉坯機(jī)2號(hào)壓輥之前也按照1號(hào)壓輥步驟操作。待引錠頭拉桿進(jìn)入同步鋸位置時(shí)，升起同步鋸壓板，待引錠頭拉桿和引錠頭都走出鋸片位置，并把鋸片位置調(diào)整到鋸切位置，壓下壓板，啟動(dòng)鋸切電機(jī)，并打開冷卻液泵，使冷卻液噴到鋸片上，再啟動(dòng)進(jìn)鋸電機(jī)，慢慢調(diào)節(jié)進(jìn)給速度（即進(jìn)鋸速度）直到鋸切正常位置。鑄錠頭鋸?fù)旰?，關(guān)掉冷卻液泵，關(guān)掉鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)退回鋸片，鋸片復(fù)位，松開壓板，小車復(fù)位，根據(jù)所需鑄錠長(zhǎng)度，進(jìn)行下一次同步鋸切作業(yè)。

（1）拉坯機(jī)的主要作用

拉坯機(jī)采用變頻調(diào)速電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，可滿足不同規(guī)格的鋁母線及陽(yáng)極導(dǎo)桿的鑄造速度，可實(shí)現(xiàn)0～250 mm/min調(diào)節(jié)，鏈條采用雙翼鏈板大大提高了承載能力，運(yùn)行更加平穩(wěn)。采用多層膠質(zhì)壓輥，具有一定彈性，即可保護(hù)設(shè)備同時(shí)也能保證足夠的壓緊力，為拆卸方便將壓輥設(shè)計(jì)為分體組合式，可隨時(shí)更換損壞壓輥，降低使用成本提高工作效率。

（2）同步鋸的主要作用

同步鋸切機(jī)由軌道支架、行走小車、帶鋸片進(jìn)給裝置、鋸切裝置、壓緊裝置、自動(dòng)返回驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。小車可在軌道支架上沿母線鑄造方向自由行走，鋸切裝置全部放置在小車上部的平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)了同步鋸切的功能，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給和退回速度可調(diào)，壓緊裝置，性能可靠壓緊力大，實(shí)現(xiàn)了不同規(guī)格在同一平臺(tái)操作的要求，鋸切結(jié)束后同步鋸小車自動(dòng)返回初始位置，提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度。

3.2 系統(tǒng)軟件控制

由參考文獻(xiàn)［1－2，4］可知，根據(jù)水平母線鑄造機(jī)的控制要求，按照不同的功能要求把程序分開來(lái)，在主程序加一調(diào)用。對(duì)控制功能相同的一類設(shè)備進(jìn)行模塊化編程，在程序中需要反復(fù)調(diào)用，模塊化設(shè)計(jì)使程序的調(diào)試和維護(hù)簡(jiǎn)單方便，并使軟件具有良好的可移植和可擴(kuò)展性。水平母線機(jī)鋸切部分控制程序如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

由參考文獻(xiàn)［3，5－6］可知，水平母線鑄造機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)用了成熟的PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。采用軟硬件結(jié)合，較好的解決了母線鑄造機(jī)系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。針對(duì)用戶來(lái)說(shuō)本系統(tǒng)可靠性高，容易設(shè)置，操作簡(jiǎn)單。軟件編程簡(jiǎn)單清晰容易讀懂，它還有足夠的模塊選擇可以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。因此通過(guò)采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)能大大提高生產(chǎn)效率、降低設(shè)備故障率、節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳瑞陽(yáng)，席魏，宋柏青.西門子工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］崔堅(jiān).西門子S7可編程序控制器—STEP7編程指南［M］北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］崔亞軍.可編程控制原理及程序設(shè)計(jì)［M］.北京:電子工業(yè)出版社.

［4］吳作明，杜明星.深入淺出西門子STEP7［M］.北京 :航空航天大學(xué)出版社，2012.

［5］廖常初.S7－300/400PLC技術(shù)應(yīng)用［M］.北京 :機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［6］吳作明.PLC開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例詳解［M］.北京 :航空航天大學(xué)出版社，2007.