淺談冷軋包裝機(jī)組電氣控制系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

【摘要】分析和總結(jié)鋼廠冷軋包裝機(jī)組電氣調(diào)試過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)包裝機(jī)組程序作了相應(yīng)地修改和完善。

【關(guān)鍵詞】電氣控制系統(tǒng)；PLC；連鎖條件；故障報(bào)警；冷軋包裝機(jī)組

1、問(wèn)題的提出

目前，鋼廠冷軋包裝機(jī)組已總體調(diào)試完畢。

在調(diào)試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，由于該機(jī)組的設(shè)備比較分散，因此，它的控制系統(tǒng)要充分考慮到諸多單體設(shè)備的集中控制及各設(shè)備之間的連鎖條件，同時(shí)還要顧及操作過(guò)程中人員的安全問(wèn)題，轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的準(zhǔn)確定位控制及現(xiàn)場(chǎng)故障的快速定位、解決等問(wèn)題。

鋼廠冷軋包裝機(jī)組控制系統(tǒng)需要控制的對(duì)象主要包括輸送設(shè)備 （步進(jìn)梁、棧道梁），轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備（如傳卷車(chē)、傳卷機(jī)等），提升設(shè)備（如舉升鞍座）、半自動(dòng)包裝設(shè)備（地輥、鋼皮助包裝置等），同時(shí)還有液壓、 氣動(dòng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等等。

控制系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題是：

（1）在包裝機(jī)組的電氣控制系統(tǒng)中，將所有控制對(duì)象集中在1套 PLC系統(tǒng)的CPU中進(jìn)行控制是個(gè)不錯(cuò)的方法，比較便于控制。

（2）由于鋼卷在各相關(guān)設(shè)備之間進(jìn)行傳輸和包裝，因此要充分考慮各相關(guān)設(shè)備之間的連鎖控制和操作人員的安全。

（3）在調(diào)試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)故障的準(zhǔn)確定位及信號(hào)及時(shí)報(bào)警問(wèn)題是個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題。因?yàn)樵谠摍C(jī)組中，往往是好幾臺(tái)設(shè)備之間存在連鎖控制，還有一些人工參與的工作過(guò)程，因此，某些人為的誤動(dòng)作或由于檢測(cè)設(shè)備松動(dòng)等原因引起的小故障，非專(zhuān)業(yè)檢修人員很難在短時(shí)間內(nèi)找到問(wèn)題的關(guān)鍵，進(jìn)而排除故障。

2、解決方案

2.1控制方式

整個(gè)包裝機(jī)組的電氣控制系統(tǒng)用1套PLC系統(tǒng)的CPU控制整個(gè)機(jī)組所有的設(shè)備。包裝機(jī)組電氣控制系統(tǒng)包括邏輯控制、順序控制、位置控制以及工藝操作和工藝連鎖控制、故障檢測(cè)、報(bào)警等內(nèi)容。PLC為西門(mén)子S7-412系列產(chǎn)品。

PLC主站與遠(yuǎn)程I/O站及西門(mén)子MM440變頻器一起共同構(gòu)成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化集中控制。PLC與計(jì)算機(jī)之間通過(guò) PROFIBUS-DP或工業(yè)以太網(wǎng)通訊，主站系統(tǒng)可以非常方便地與其它系統(tǒng)完成信息的交換與傳輸。

PLC主站系統(tǒng)安裝于電氣室內(nèi)的PLC柜里。

各遠(yuǎn)程I/O模塊分別安裝在各操作臺(tái)、操作箱、液壓站的控制柜內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)所有檢測(cè)元件和執(zhí)行元件如編碼器、接近開(kāi)關(guān)、比例閥等就近連接到這些遠(yuǎn)程I/O模塊上并通過(guò) PROFIBUS-DP網(wǎng)與主站通訊。

通過(guò)以上配置方案，既能將整個(gè)機(jī)組的所有設(shè)備集中在同一個(gè) CPU中，方便控制系統(tǒng)編程，又能夠節(jié)省投資。

2.2機(jī)組設(shè)備的連鎖控制

在包裝機(jī)組的生產(chǎn)中，要注意操作人員的人身安全以及鋼卷和設(shè)備的安全。

操作人員的安全問(wèn)題。在各個(gè)操作臺(tái)，均設(shè)計(jì)有相關(guān)設(shè)備啟動(dòng)指示燈或動(dòng)作指示燈以提醒操作人員設(shè)備的工作狀態(tài)，對(duì)于傳卷車(chē)和傳卷機(jī)等較危險(xiǎn)的大型設(shè)備，特別是傳卷機(jī)這樣的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，還在設(shè)備本體上帶有閃爍提示燈，操作人員能比較直觀地看到設(shè)備的運(yùn)行狀況，避免盲目操作，同時(shí)也保證了人身安全。

機(jī)組設(shè)備的各種連鎖條件。比如，包裝步進(jìn)梁自身的檢測(cè)信號(hào)有： 前進(jìn)減速、停止，后退減速、停止，升降減速、停止等，此外，包裝機(jī)組與前序機(jī)組重卷拉矯機(jī)組之間也有信號(hào)聯(lián)鎖。舉例來(lái)說(shuō)，只有收到前序機(jī)組發(fā)給它的“準(zhǔn)備好”信號(hào)，包裝機(jī)組入口傳卷車(chē)才能自動(dòng)開(kāi)到重卷拉矯機(jī)組去接卷。如果沒(méi)有確認(rèn)收到重卷拉矯機(jī)組的信號(hào)，包裝機(jī)組傳卷車(chē)只能手動(dòng)開(kāi)過(guò)去接卷。另外，只有等包裝機(jī)組入口傳卷車(chē)發(fā)送“傳卷車(chē)準(zhǔn)備好”信號(hào)給重卷拉矯機(jī)組，重卷拉矯機(jī)組出口卸卷小車(chē)才能自動(dòng)下降，否則會(huì)因?yàn)殇摼碓谌肟趥骶碥?chē)上的位置沒(méi)有放好而掉卷。因此在程序中，要充分考慮到這些設(shè)備之間的連鎖條件。在啟動(dòng)一個(gè)設(shè)備之前，首先在程序里要一步一步確認(rèn)各類(lèi)連鎖條件是否已滿足。只有在程序里充分考慮各種可能的連鎖條件，才能避免設(shè)備運(yùn)行時(shí)人身安全事故或設(shè)備與設(shè)備之間干涉或損壞設(shè)備等事故的發(fā)生。

2.3旋轉(zhuǎn)設(shè)備的定位

在包裝機(jī)組中經(jīng)常用到傳卷機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

傳卷機(jī)主要用于將鋼卷抬起，以便于作業(yè)人員把塑料袋包裹 （套）在鋼卷外，然后回轉(zhuǎn)擺渡，把鋼卷傳送到下道包裝工序。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是傳卷機(jī)每次需旋轉(zhuǎn)180°，從而與相鄰設(shè)備進(jìn)行鋼卷的交接。

如何實(shí)現(xiàn)這些精確定位？除了要選擇合適的拖動(dòng)電機(jī)、減速器、 變頻器和制動(dòng)器之外，還要選擇精確的檢測(cè)設(shè)備。本系統(tǒng)中在傳卷機(jī)的控制上選擇了單圈0～4096刻度的絕對(duì)值編碼器，其反饋值連接到PLC 控制系統(tǒng)，通過(guò)在PLC程序里進(jìn)行閉環(huán)控制，最終可以實(shí)現(xiàn)定位精度為±1個(gè)刻度的誤差，即挑臂最大半徑處（2m半徑）±3mm的誤差。從而避免這些旋轉(zhuǎn)設(shè)備在旋轉(zhuǎn)時(shí)失控或不可控的危險(xiǎn)狀態(tài)。

2.4故障監(jiān)控和報(bào)警

包裝機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中，有很多人為參與的工作過(guò)程，操作人員非常有必要在第一時(shí)間內(nèi)了解設(shè)備的狀態(tài)和排除一些簡(jiǎn)單的設(shè)備故障。

在包裝機(jī)組，操作人員除了可通過(guò)HMI畫(huà)面查看現(xiàn)場(chǎng)故障和報(bào)警信息之外，還可以通過(guò)各操作臺(tái)面板上設(shè)置的顏色指示燈獲知各設(shè)備的工作狀態(tài)。例如綠色指示燈常亮代表運(yùn)行狀態(tài)正常，閃爍代表自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。每個(gè)故障燈有3種狀態(tài)，故障燈滅代表沒(méi)有故障，常亮代表傳感器檢測(cè)故障或電氣方面的故障（需檢修人員維修），閃爍代表其它故障 （如非正常運(yùn)行狀態(tài)、不滿足運(yùn)行條件狀態(tài)等）。操作工經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的操作培訓(xùn)就能夠在實(shí)際操作過(guò)程中快速地判斷和排除故障。

3、結(jié)語(yǔ)

包裝機(jī)組調(diào)試結(jié)束后，我們及時(shí)對(duì)電氣控制系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析和總結(jié)，歸納得出以上幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題及相應(yīng)的解決方法。在解決以上幾個(gè)問(wèn)題之后，包裝機(jī)組的運(yùn)行非?？煽?，目前試運(yùn)行比較穩(wěn)定、正常。

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