全自动打捆机控制系统

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1、全自动打捆机控制系统王 程 阳 1， 王 岩 2（ 1.唐 山 罗 尔 电 气 传 动 控 制 有 限 公 司 ， 河 北 唐 山 063000； 2.唐 山 钢 铁 集 团 新 事 业 发 展 有 限 公 司 ， 河 北 唐 山 063306）摘 要 : 介 绍 全 自 动 打 捆 机 的 工 作 原 理 及 控 制 。关 键 词 ： 全 自 动 ； PLC 控 制 ； 打 捆 机Automatic Binding Machine Control SystemWANG Cheng-yang1, WANG Yan2(1. Tangshan Rolle Electric Transmission

2、 Control Co., Tangshan 063000, China;2. Tangshan Iron & Steel Group New Career Development Co., LTD, Tangshan 063009, China)Abstract:The working principle and control of automatic binding machine are introduced. Keywords:automatic; PLC control; binding machine0 引 言全 自 动 打 捆 机 以 退 火 或 热 轧 盘 条 为 捆 扎 材

3、 料 ， 以及 继 电 器 统 计 如 表 1 所 示 。表 1 对 应 设 备 及 功 能 表拧 紧 720为 紧 固 方 式 ， 采 用 液 压 为 动 力 源 。 全 自 动 打 捆 机 的 技 术 指 标 为 ： 满 足 国 家 标 准 要 求 （ 对 螺 纹 钢 ， 一 级 标 准 2 吨 /捆 ， 二 级 标 准 4 吨 /捆 ） ； 包 装 材 料 ， 1040mm 棒 材 ； 捆 扎 材 料 ， 6.5mm 退 火 或 热 轧 盘 条 （ Q195);捆 丝 结 拧 紧 720； 捆 径 范 围 ， 100400mm； 打 一 个 捆 结 的 时 间 小 于 10s。1 打 捆

4、 机 的 结 构打 捆 机 主 要 由 电 气 控 制 系 统 、 打 捆 执 行 系 统 、 液 压 执 行 系 统 等 组 成 ， 如 图 1 所 示 。对 应 的 外 部 设 备 启 动 按 钮停 止 按 钮托 板 打 开 行 程 开 关 送 丝 到 位 行 程 开 关 卡 扣 锁 死 行 程 开 关 卡 扣 用 完 行 程 开 关 机 头 摆 动 到 位 行 程 开 关 机 头 复 位 行 程 开 关 压 力 继 电 器高 速 送 抽 丝 行 程 开 关 托 板 复 位 行 程 开 关 推 板 返 回 行 程 开 关 对 应 的 输 出 设 备 捆 丝 分 配 器 电 磁 铁 送 抽

5、丝 电 磁 铁 托 板 打 开 电 磁 铁 预 卡 紧 电 磁 铁 机 头 摆 动 电 磁 铁 卡 扣 锁 死 电 磁 铁 卡 抓 返 回 电 磁 铁 报 警 器抽 丝 变 速 电 磁 铁 机 头 复 位 电 磁 铁 高 速 送 抽 丝 电 磁 铁 托 板 复 位 电 磁 铁 卡 扣 推 出 电 磁 铁 推 板 返 回 电 磁 铁 控 制 柜 操 作 箱 打 捆 机钢 丝 绳图 1 打 捆 机 结 构2 电 气 控 制 系 统 原 理根 据 控 制 过 程 中 的 送 丝 、 抓 丝 、 收 丝 、 拉 紧 、 咬 扣 和 切 丝 、 复 位 和 报 警 等 控 制 要 求 ， 对 控 制 所

6、 需 的 开 关作 者 简 介 ： 王 程 阳 （ 1982-） ， 从 事 电 气 自 动 化 工 作 。 收 稿 日 期 ： 2014-04-14全 自 动 打 捆 机 的 送 丝 、 抓 丝 、 收 丝 、 拉 紧 、 咬 扣 和切 丝 是 由 各 动 作 的 行 程 开 关 和 电 磁 铁 配 合 控 制 的 ， 从 而 实 现 自 动 控 制 的 目 的 。 启 动 按 钮 控 制 打 捆 机 的 捆 丝 分 配 器 及 马 达 ， 启 动 后 ， 高 速 送 抽 丝 电 磁 铁 动 作 ， 把 钢 丝 送 到 指 定 位 置 ， 然 后 延 时 ， 触 动 送 丝 到 位 行 程

7、开 关 ， 预 卡 紧 电 磁 铁 动 作 ， 使 丝 预 紧 ； 延 时 ， 触 动 托 板 打 开 行 程 开 关 ， 托 板 打 开 电 磁 铁 动 作 使 托 板 打 开 ， 延 时 ， 抽 丝 电 磁 铁 动 作 进 行 抽 丝 ， 然 后 机 头 进 行 摆 动 ， 触 动 摆 动 到 位 行 程 开 关 进 行 抽 丝 处 理 ； 延 时 ， 触 动 卡 扣 锁 死 行 程 开 关 ， 卡 扣 锁 死 电 磁 铁 动 作 ， 卡 扣 锁 死 ， 之 后 卡 抓 返 回 ， 打 捆 机 准 备 高 速 送 丝 （ 如 果 卡 扣 用 完 了 ， 则 触 动 卡 扣 用 完 行 程

8、开 关 ， 卡 扣 用 完 电 磁 铁 动 作 ， 使 报 警 器 报 警 ） ； 最 后 进 行 机 头 复 位 ， 托 板 复 位 ， 卡 扣 推 出 ， 推 板 返 回 ， 准 备 下 一 次 启 动 。打 捆 执 行 系 统 由 扭 转 轴 、 带 有 切 刃 的 拧 结 头 、 扭 簧 、 夹 紧 缸 、 松 开 缸 、 助 切 液 压 缸 、 夹 丝 臂 、 夹 丝 板 、 导HM I 及 PL C 控 制 系 统向 切 刀 等 组 成 。 扭 转 轴 由 扭 转 马 达 驱 动 ， 拧 结 头 沿 扭 转 轴 轴 向 固 定 在 其 端 部 ， 扭 转 轴 和 扭 簧 构 成 圆

9、 柱 凸 轮 机 构 ， 使 扭 转 轴 可 以 向 一 个 方 向 旋 转 扭 结 ， 从 而 反 向 转 动 复 位 ， 夹 丝 板 固 定 在 夹 丝 臂 上 。 导 向 切 刀 是 联 接 喂 丝 单 元 、 导 丝 槽 单 元 和 打 捆 单 元 的 重 要 部 件 。 打 捆输 入 地 址 、 输 出 地 址 的 分 配 分 别 如 表 1、 表 2 所 示 。 内 部 元 件 地 址 分 配 如 表 3 所 示 。表 1 输 入 地 址 分 配 表输 入 地 址 对 应 的 外 部 设 备 机 装 置 的 升 降 由 机 座 底 部 的 一 个 液 压 缸 驱 动 ， 打 捆 机

10、 上 升 ， 拧 结 头 轴 线 正 好 和 圆 形 钢 捆 法 线 方 向 一 致 ， 表 示 打 捆 准 备 就 绪 ， 开 始 打 捆 ； 打 捆 机 装 置 下 降 ， 表 示 打 捆 动 作 完 成 ， 开 始 喂 丝 。液 压 执 行 系 统 包 括 液 压 泵 、 液 压 马 达 、 液 压 缸 、 液 压 阀 、 油 箱 、 管 式 冷 却 器 、 油 位 报 警 装 置 等 。 各 阀 块 集 成 在 油 路 阀 块 上 ， 结 构 紧 凑 ， 减 少 了 密 封 不 良 引 起 的 漏 油 隐 患 。I0.0I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.

11、7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3启 动 按 钮自 动 按 钮 停 止 按 钮托 板 打 开 行 程 开 关 送 丝 到 位 行 程 开 关 卡 扣 锁 死 行 程 开 关 卡 扣 用 完 行 程 开 关 机 头 摆 动 到 位 行 程 开 关 机 头 复 位 行 程 开 关 高 速 送 丝 行 程 开 关 托 板 复 位 行 程 开 关 推 板 返 回 行 程 开 关 3 硬 件 选 择3.1 I/O 点 数 统 计I1.4 压 力 传 感 器 开 关 表 2 输 出 地 址 分 配 表I/O 点 数 选 择 的 原 则 是 ， 在 满 足 系 统 控 制 要 求 的基 础 上 尽

12、量 降 低 系 统 成 本 。 PLC 的 I/O 总 点 数 和 种 类 应 根 据 系 统 中 被 控 制 的 程 序 所 需 的 模 拟 量 、 开 关 量 、 I/ O 设 备 来 确 定 ， 通 常 情 况 下 一 个 I/O 元 件 需 要 占 用 一 个 I/O 点 。 考 虑 到 程 序 设 计 过 程 中 的 调 整 和 扩 充 ， 还 要 在 估 计 的 总 点 数 上 加 上 20%30%的 备 用 量 。 设 计 的 系 统 程 序 共 有 12 个 数 字 输 入 点 14 个 数 字 输 出 点 。 3.2 I/O 存 储 器 容 量用 户 的 程 序 占 用 取

13、决 于 多 方 面 的 因 素 ， 比 如 I/O 点 数 、 程 序 大 小 、 运 算 方 法 、 控 制 要 求 等 。 在 设 计 程 序 之 前 可 以 初 步 估 算 所 占 内 存 。 根 据 以 往 的 PLC 设 计 经 验 ， 一 个 I/O 点 和 其 他 功 能 元 件 占 用 的 内 存 如 下 ： 开 关输 出 地 址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5对 应 的 输 出 设 备 捆 丝 分 配 器 及 马 达 高 速 送 丝 电 磁 铁 预 卡 紧 电 磁 铁托

14、板 打 开 电 磁 铁 抽 丝 电 磁 铁机 头 摆 动 电 磁 铁 抽 丝 处 理 电 磁 铁 卡 扣 锁 死 电 磁 铁 卡 爪 返 回 电 磁 铁 机 头 复 位 电 磁 铁 托 板 复 位 电 磁 铁 卡 扣 退 出 电 磁 铁 推 板 返 回 电 磁 铁 报 警 器量 输 入 元 件 ， 每 点 1020B； 开 关 量 输 出 元 件 ， 每 点 510B； 定 时 器 /计 数 器 ， 每 个 2B； 模 拟 量 ， 每 个 100表 3 内 部 地 址 分 配 表 定 时 器 /计 时 器 对 应 的 作 用 150B； 通 信 接 口 ， 每 个 300B 以 上 。根 据

15、元 器 件 占 用 内 存 情 况 ， 再 额 外 增 加 25%左 右 的 备 用 量 ， 就 可 以 估 算 出 用 户 的 程 序 所 需 的 内 存 大 小 ， 以 选 出 合 适 的 PLC 型 号 。 该 系 统 有 12 个 数 字 输 入 点 和 14 个 数 字 输 出 点 ， 内 存 一 共 260B， 13 个 定 时 器 ， 需 内 存 16B， 加 上 余 量 共 需 内 存 360B。3.3 CPU 功 能 与 结 构 的 选 择根 据 程 序 所 需 的 I/O 点 数 和 整 个 程 序 所 占 内 存 大 小 ， CPU 可 以 选 择 313C 模 块 ， 此 模 块 带 有 16 个 数 字 输 入 点 和 16 个 数 字 输 出 点 ， 满 足 要 求 。 因 此 ， 设 计 选 用 西 门 子 S7-30 0 型 PLC。 4 2 程 序 设 计T37T38 T39 T40 T41 T42 T43 T44 T45 T46 T47 T48 T49高 速 送 丝 暂 停 计 时 预 卡 紧 计 时托 板 打 开 暂 停 计 时 机 头 摆 动 计 时抽 丝 计 时 卡 抓 返 回 计 时抽 丝 处 理 暂 停 计 时 托 板 复 位 暂 停 计 时 卡 扣 退 出 暂 停 计