引言:

    鋼絲捆扎機(jī)是我國(guó)在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國(guó)具體情況自行設(shè)計(jì)、制造的一種適合棒管材生產(chǎn)線的鋼材包裝產(chǎn)品。其控制系統(tǒng)主要采用西門子S7-200型可編程控制器作為核心控制元件?？刂葡到y(tǒng)的各類主令設(shè)備和檢測(cè)元件信號(hào)直接接到PLC的輸入端，再通過(guò)PLC的輸出端控制繼電器控制電磁閥線圈和指示燈的通斷，進(jìn)而控制電磁閥和電機(jī)，以保證各種動(dòng)作準(zhǔn)確完成。

1 鋼絲捆扎機(jī)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)原理

    1.1 鋼絲捆扎機(jī)結(jié)構(gòu)

    鋼絲捆扎機(jī)主要由捆扎機(jī)頭、抽送絲導(dǎo)槽、機(jī)架、料判斷機(jī)構(gòu)、導(dǎo)絲輪組、儲(chǔ)線倉(cāng)、液壓系統(tǒng)、電控部分等組成。

    捆扎機(jī)頭是捆扎機(jī)的核心部分，由用于鋼絲送進(jìn)的送抽絲裝置、帶剪刃的扭結(jié)裝置、絲端夾緊機(jī)構(gòu)、以及推倒扭結(jié)裝置等組成。導(dǎo)槽裝置由導(dǎo)槽、液壓護(hù)板所組成。主要用于鋼絲從捆扎機(jī)頭送出后能準(zhǔn)確無(wú)誤的再進(jìn)入捆扎機(jī)頭扭結(jié)頭位置而設(shè)置的。機(jī)架是捆扎機(jī)的主體，捆扎機(jī)頭、導(dǎo)槽、導(dǎo)絲輪組、接近開關(guān)等各部分裝置均安裝在機(jī)架上。料判斷機(jī)構(gòu)是為了防止無(wú)被捆物時(shí)而無(wú)操作動(dòng)作扭以及調(diào)整時(shí)的安全而設(shè)置的。儲(chǔ)線倉(cāng)是為了存儲(chǔ)捆扎鋼絲而設(shè)置的。液壓裝置是捆扎機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，包括油泵、油馬達(dá)、油箱、閥塊等裝置。

    1.2 控制系統(tǒng)原理

    1.2.1 液壓系統(tǒng)原理

    油泵通過(guò)吸油濾油器從油箱中吸入潤(rùn)滑油。油泵輸出的壓力油通過(guò)高壓濾油器與高低壓溢流閥并聯(lián)。系統(tǒng)的壓力由高低壓溢流閥調(diào)節(jié)，最高工作壓力為12Mpa，最低工作壓力為8Mpa，高低壓的壓力轉(zhuǎn)換由H型電磁換向閥控制。送絲、抽絲、扭結(jié)、夾緊等動(dòng)作由高壓控制。其余動(dòng)作由低壓控制。各油缸的伸縮由電磁換向閥控制，在通常狀態(tài)下油泵處于卸載狀態(tài)。

    1.2.2 自動(dòng)控制原理

    系統(tǒng)通電并啟動(dòng)液壓站后，系統(tǒng)控制電磁閥開始送絲。送絲到位后，接近開關(guān)發(fā)訊，停止送絲，夾緊缸夾緊鋼絲，等待捆扎命令。收到捆扎命令后，機(jī)頭抬起。機(jī)頭抬起靠近要捆扎的物料，接近開關(guān)發(fā)出抬頭到位信號(hào)，同時(shí)，護(hù)板打開、系統(tǒng)控制抽絲。(若抽絲將鋼絲抽空則無(wú)絲接近開關(guān)發(fā)出無(wú)絲信號(hào)，開始第二次送絲)。抽絲時(shí)間約3.1S，時(shí)間到達(dá)后即完成抽絲動(dòng)作。抽絲完成后，系統(tǒng)控制電磁閥開始反送，反送時(shí)間約0.3S。反送完成后，系統(tǒng)控制扭結(jié)頭開始扭結(jié)，扭結(jié)時(shí)間為1.5S。扭結(jié)完成后，機(jī)頭下降，系統(tǒng)接到下降到位接近開關(guān)的信號(hào)后停止下降。機(jī)頭下降的同時(shí)，系統(tǒng)控制扭結(jié)頭結(jié)復(fù)，延時(shí)時(shí)間1.5S。下降停止并且結(jié)復(fù)結(jié)束后，護(hù)板閉合。系統(tǒng)控制電磁閥開始送絲，等待下一個(gè)捆扎命令的到來(lái)。

    1.2.3 手動(dòng)操作

    系統(tǒng)支持手動(dòng)操作。在手動(dòng)狀態(tài)下可以完成所有的單項(xiàng)動(dòng)作，包括:送絲、上升、抽絲、扭結(jié)、結(jié)復(fù)、下降等動(dòng)作。

2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    2.1 PLC控制系統(tǒng)硬件

    PLC選用西門子S7-200系列的CPU224，該機(jī)集成了14輸入和10輸出共24路數(shù)字量I/0口，可接7個(gè)擴(kuò)展模塊，具有13K字節(jié)程序和數(shù)字存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30KHZ高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的PWM發(fā)生器，PID控制器，1個(gè)RS485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議，MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。擴(kuò)展模塊選用EM223，16輸入、16輸出。

    2.2 PLC控制系統(tǒng)的I/0地址分配表
 

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    S7-200 PLC的編程和數(shù)據(jù)傳輸可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)。一臺(tái)裝有SETP7-Micro/WIN軟件的Windows操作系統(tǒng)，該編程軟件功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。PLC通過(guò)一根PC/PPI電纜與PC連接，在SETP7-Micro/WIN軟件下，建立與PC的在線聯(lián)系。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與PLC之間的數(shù)據(jù)傳輸。

    S7-200 PLC程序的編寫不僅要考慮系統(tǒng)的正確運(yùn)行，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)修改程序才能真正滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制要求。控制程序流程圖如圖(1)

4 結(jié)論

    本設(shè)計(jì)采用西門子S7-200系列的CPU224型PLC和擴(kuò)展模塊EM223作為控制核心。完美的完成鋼絲捆扎所需要的各種動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制打捆，取得了良好的效果。鋼絲捆扎機(jī)中應(yīng)用S7-200 PLC使控制更簡(jiǎn)便，程序改進(jìn)也相當(dāng)方便，更符合現(xiàn)場(chǎng)的使用要求和技術(shù)要求。