甘肃西门子S7-300代理商

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1.简介
　　我厂安装的是一套高速线材生产线，在粗中轧机之间配有一台飞剪。其工作是否正常，将对生产产生很大的影响。主要功能就是根据工艺的要求，对行进中的轧件进行切头和切尾，并在事故状况下对轧件进行碎断剪切。该飞剪是离合器制动器式，有4片(两对)剪刃，剪刃中心距630mm,宽度180mm。机械装置传动比为7.6:l，由独立的润滑泵供油，大剪切截面2450mm2,剪切轧件低温度900℃，剪刃线速度0.8—4.8m／s,轧件速度0.7—4.2m／s，切头尾长度200mm，碎断长度989mm。由一台60kW直流电机驱动，电机高转速1400rpm。其动作过程为：当控制系统发出剪切命令时，制动器打开，离合器吸合，剪刃离开零位，开始运动，剪切轧件，当剪刃到达停止位时，离合器释放，制动器动作。后剪刃停止在零位，为下一次剪切作准备。

2.飞剪控制系统的构成
　　飞剪控制系统原理如图1所示。

　　其剪切动作由一台SIEMENS S5-135UPLC控制，上位机与PLC S5—135U之间采用SINEC H1工业以太网连接，主要完成功能：切头，切尾和碎断。
　　 PLC硬件配置：CPU 928B板、高速计数板IP242A，以及一定数量的数字量输入／输出模板，模拟量输入／输出板和SINEC HI通讯卡CPl43。
　　其中高速计数板在剪刃位置的控制中起到了关键作用。该计数板为一智能模板，可不依赖CPU928B而独立运行，它共有7个计数通道。在系统启动时，通过CPU软件，可根据需要分别设置成不同的计数方式。另外，在其内部还提供了1MHz的计数脉冲，可用于测量每个程序周期的循环时间，进行轧件的跟踪计算。
　　在剪刃轴上，装有一编码器，用于检测剪刃的实际位置。
　　机旁操作箱上装有一些测试按钮和信号指示灯，如剪切测试按钮、定位按钮、EMG按钮及信号灯。
　　通过上位机PT75(准备终端)对剪切参数进行设定，包括切头使能、切头长度、切尾使能、切尾长度、轧件速度修正使能及预设定修正系数。这些数据通过SINEC H1网送到PLC中。另外，有关的剪切状态数据送回显示，如剪切后剪刃的实际停止位和剪切速度。在操作终端OT75相关的显示画面上，可通过颜色的变化来反映飞剪的工作状态是否正常，包括编码器的脉冲计数状态等。还可以点击相应的图标，发出试剪切命令。

3 飞剪控制原理
　　根据轧件的速度、设定的剪切长度以及飞剪的动作特性数据，控制飞剪的起停。本飞剪为双剪刃，每次剪切，剪刃转过180度。飞剪驱动电机的速度基准由速度控制系统给出，并随轧线一起级联变化。
3．1 轧件的跟踪
　　经过飞剪的轧件速度是由轧线速度控制系统根据CV50飞剪上游机架电机光电码盘检测到的转速信号，结合该机架的减速箱传动比及轧辊的工作辊径计算得出，经转换通过16位开关量输出、一路频率与速度相关的脉冲信号以及一路0-10V的模拟量信号送往CV50剪切控制PLC系统。在那里可根据需要决定选择使用那个速度基准。这样给系统的组织带来了一定的灵活性，且在某一路信号故障时，可由PLC内部程序判断并自动切换使用另一路信号。通过高速计数器，对其内部提供的1MHz频率的脉冲进行计数，并实时读取计数值，可获得控制程序在每个周期的循环时间，结合修正后的轧件速度，就能得到每个程序循环周期内轧件在飞剪区域的行程。根据飞剪前的热金属检测器HMD的检测信号，就可以对轧件的头尾进行实时跟踪。
3．2 轧件的剪切控制
　　通过对轧件进行jingque跟踪，根据轧线上安装的HMD信号及剪切长度设定值，启动飞剪剪切（见图2）

1)当飞剪前的热金属检测器测量到轧件头部信号时，记下此刻的轧件跟踪计数器计数值，以后将该值与轧件计数器值相比较，就能得到轧件头部到HMD的距离S，当S=L－A+H时，开始启动切头动作，制动器离合器线圈得电。其中：L为HMD到剪刃交叉点的距离。A为切头时，剪刃从启动点到交叉点时，轧件所走过的距离(即剪切提前量)。H为设定的切头长度。
2)当HMD检测到轧件尾部信号时，对轧件尾部离开HMD的距离进行跟踪计数(方法同切头)。当计数值S=L－A－T 时，开始启动切尾动作。其中：T为设定的切尾长度。A为切尾提前量。
　　剪切命令发出后，通过一输出驱动装置，将动作命令分成两部分，首先使制动器电磁阀的线圈得电，断开制动器，经驱动装置上设定的延时后，离合器电磁阀线圈得电，电机驱动剪刃运动，在剪刃交叉位剪切轧件。当剪刃到达制动起始位时，剪切控制输出关闭，经驱动装置，离合器先失电，经延时，制动器失电，制动投入，后剪刃停在零位，等待下次剪切。
　　为提高剪切精度，需对每次剪切的提前量A进行实测，即计算在剪切命令发出后，从剪刃零位到剪刃交叉期间，轧件走过的距离。为防止偶然的计数误差带来的影响，可将近若干次的测量值取平均；同时还要考虑程序运行周期对剪刃交叉点检测造成的误差，并进行补偿。
　　在切头、切尾时，还需考虑剪刃在停止位的零位偏差。由于每次剪刃的停止后并不一定正好在零位上。这样，在进行头尾剪切计算时，要对相应的剪切提前量A进行修正，以便获得准确的剪切长度。
　　由于不同轧制速度下，机械装置的惯性不同，停止过程所需的制动距离也就不一样，速度越快，所需的制动角度也就越大。为使剪切后，剪刃能准确停在零位，在切头、切尾时需对制动角度进行测量，即根据剪刃轴上编码器的脉冲计数值，得到从离合器制动器电磁阀线圈断电到剪刃完全停止时剪刃转过的角度，取近若干次切头、切尾制动中测量的平均值，作为下一次切头、切尾时的制动角。

4 控制功能说明
　　寻找零位：初始程序启动，零位找寻工作必不可少，由于编码器安装时，其零位脉冲的不确定性，在系统启动后，须确定该编码器的计数零点时剪刃位置与机械零点间的相对偏差，否则无法根据编码器的计数值来获得剪刃的物理位置，也就无法对飞剪进行控制。具体过程为：系统启动后，在机旁操作箱上按下点动开关，使飞剪以点动速度缓慢地旋转两圈以上，然后按下箱内的一个按钮，并至少保持5秒以上(目的是防止意外误操作)，然后松开按钮即可。转动两圈主要是检测计数板及编码器工作是否正常。
　　由于从轧线速度控制系统送来的轧件速度信号，仅是系统根据CV50前一机架电机速度反馈值，结合机械的减速比和轧辊的辊径计算得出，而随着生产的进行，轧辊在
不断磨损，工作辊径的尺寸也在发生变化，计算速度难免与实际轧件速度间存在偏差。为提高剪切精度，有必要对轧件的实际速度进行实测，以便对用于跟踪的轧件速度进行修正。测量方法如下：测量轧件头部从飞剪前HMD到飞剪后HMD(若切头功能投入，则为从剪刃交叉点到飞剪后HMD)的理论计数距离，将它与实际距离相比较，即可得到一速度修正系数。且该测量在每根轧件的头部进行，并对这一系数进行自适应修正：
(N*K+Ki)／(N+1)－－->K
　　其中N为测量次数(设有大限值)，Ki为本次测量值。该功能可在上位机上根据需要选择投用。
　　值得一提的是它的状态和故障诊断功能，通过CPU的编程接口，配合外部安装在编程器或PC机上的专用诊断软件，可以观察到程序内部与剪切有关的重要状态信号的变化时序，可根据需要编制监测状态的清单(可以是输入输出信号，标志位或计时器的状态)，发送到CPU，程序在每个循环的后，检测这些信号的状态有无发生变化，如有变化，则把其变化后的状态及本周期的时间计数器值依次存入缓冲状态数据块，由CPU送往PC机，在屏幕上显示出来，并存入预先设置的文件中。这一功能对故障的排查很有帮助，特别是那些偶发性的故障。它可以连续监测，在故障发生后，通过打开存储状态变化的文本文件，根据故障发生的时间，检查该时间区段内各检测信号的状态有无异常，以确定故障原因。

5 程序结构
　　启动块：创建数据块，并将数据拷贝至工作DB-RAM中；计数卡进行初始设置、启动计数器：SINECH1网络的初始化；重计算有关的剪切参数，并拷贝到工作DB-RAM中。
　　主循环程序：检测电源及相关信号是否正常；对HMD信号及编码器脉冲计数器进行采集处理，测量剪刃位置。实测轧件速度，并对轧线速度控制系统送来的轧件速度信号进行修正。产生剪切命令和事故碎断命令，控制导槽底板和出口挡板的动作。管理信号及数据的输入输出。与上位机、其他PLC之间的通讯处理；剪切循环的状态诊断。

6 使用中出现的问题
　　在实际运行中，切尾曾出现异常现象，即尾部的剪切长度失控，甚至剪不到轧件尾部。经分析发现是由于热金属检测器HMD到飞剪的距离太小，该距离与飞剪的剪切提前量基本接近，这样即使设定的切尾长度很长，也可能剪不到尾或剪的很短。开始，我们通过提高飞剪电机速度基准来解决，但这样一来，虽然能剪到尾部，却引出另一问题：由于剪切速度与轧件速度不同步，使切头时剪切速度超前，产生额外的剪切负荷，而在切尾时，常把尾部顶弯，对设备造成潜在的危害。后经过修改程序，将启动轧件尾部跟踪的热检由飞剪前HMD0改为前一机架前的HMDl，且将轧件从HMD0到该机架段的行程折算到以CV50前轧件速度行进时轧件走过的距离(即用CV50前两个机架出口速度的比值乘以HMD0到该机架的距离)，并把它加到距离L中。修改后，切尾控制正常。
　　离合器制动器式飞剪一般适合于剪切断面较大、剪切速度不高的场合，其剪切定位精度由于受控制气源、电磁阀、离合器制动器摩擦片的影响较大。当轧件速度发生较大变化时，会对剪切长度产生一定影响，一般要通过几次试剪来解决。

7 结束语
　　用PLC组成的飞剪控制系统，使用器件少，工作稳定，故障率低，维护方便，在实际生产中有较广泛的应用。

一．引言
随着人们对牛奶质量要求的提高，国内自动化奶场数量也不断增加，为了保证奶源的质量，大部分牛奶加工厂对挤奶环节提出了更高的要求，这就迫切需要采用配置清毒功能的自动挤奶机替代人工挤奶，因此，国内的挤奶机市场需求与日俱增。但是，目前国内使用的挤奶机大部分是进口瑞士、以色列、日本、美国等国家的产品，这就为国内挤奶机设备生产厂家提供了广阔的市场空间。
自动挤奶机中，对脉冲发生器的控制是影响牛奶质量和数量的关键因素，V80系列小型 PLC因其特有的功能和的性价比在该设备行业发挥了出色的作用。

二．系统构成
挤奶机主要由三部分构成：真空泵、脉动发生器以及挤乳机组，其核心的控制部分是脉动发生器，通过脉动发生器的脉冲控制真空泵，在乳杯中交替地形成真空和负气压。首先进入吸乳阶段，牛乳被真空泵从乳头中吸出，通过输奶管输送到储奶灌；然后进入按 摩阶段，压力作用下使牛乳从乳 房的腺泡流入乳池。于是，又一次吸乳开始重复上一次动作。从奶牛生理特性的考虑，脉动频率为每分钟为50-60次，并且脉宽比例不能大于50%。

三．工艺流程
由于挤奶机要求产生50～60Hz的脉冲，真空泵需要直流电压供电，所以选用了V80系列的M40DT-AC型号的小型PLC，它具有24点DC输入，16点晶体管输出。每一路晶体管大可带24V，0.75A的负载，电源具有宽电压使用范围（85－265V）。V80系列PLC质量可靠、性能稳定，并已通过了欧洲标准的CE认证，比较适合于在偏远的农牧场工作。
脉动发生器主要由一个V80M40DT-AC外接一个文本屏构成。文本屏实现脉动发生器的参数设置，主要是脉动频率以及脉宽比例的设置。16点晶体管输出，分为8组，每2个输出点为一组，每一个输出点可接2－3个真空泵。这样一个M40DT的PLC可供16－24头奶牛同时挤奶。同时，提供16点晶体管输出的扩展模块，每台V80M40DT-AC可以带大7个扩展模块，从而使PLC控制的点数大大的增加，可满足多种规模挤奶场的需求。
V80 PLC具有2个通讯接口，一个RS232接口，一个RS485接口。2个通讯接口都支持标准的MODBUS协议，可以方便的与各类文本屏，触摸屏等人机交互设备连接。
同时V80 PLC具有大量的特殊功能继电器，可实现许多特定的功能。具体应用如下：
09925——次运行标志继电器，仅在PLC次运行周期时为ON，可用于对系统参数进行设置，例如，清除一些开关状态，初始设定一个脉冲频率和脉冲比例等。
09923——输入输出保持继电器，设置该继电器，PLC掉电时将会保留当前的输入输出状态，下次上电会重新加载输入输出的状态，复位该继电器，PLC次运行时清除以前的输入输出状态。
09924——寄存器保持继电器，设置该继电器，PLC掉电时将会保留当前的寄存器的数值，下次上电将重新加载所有的寄存器，复位该继电器，PLC次运行时清除以前的寄存器的数值。

09932——写FLASH继电器，设置该继电器将参数保存在FLASH中，下次上电可以保证参数不会丢失，因为各用户对挤奶机槽数的需求不同，厂家一般都是到农场后再通过编程器对参数进行修改，如果没有非易失的参数区，那么修改完后重新上电或者电池失电都会造成参数的丢失。因此有了这一特殊功能位后就可以很可靠的保存和修改参数。
由于脉动发生器需要对脉冲的频率和脉宽进行严格的要求，需要使用大量的定时器，来保证时间的jingque。V80系列PLC的定时器数量没有限制，可以可以很好地满足脉动发生器频率和脉宽的jingque要求。V80PLC具有S和0.1S，1S三类定时器，对定时器的使用只要借助内部任何一个寄存器就可以实现工作。

四．结束语
在实际应用中，一方面，V80系列PLC能够满足在农场电网质量差、环境恶劣下能够稳定工作的特殊要求；另一方面，V80系列PLC以其独特功能满足了挤奶机的特定功能需要，从而也降低了挤奶机的成本。
V80系列PLC作为国产小型PLC的代表，具有功能完备，性能可靠，价格低等特点。通过灵活运用各种应用指令，将使挤奶机等特定行业的控制程序变得更加简捷，条理更加清晰。