基于PLC的双板剥锌机系统设计.pdf

第 4 0卷第 2期 2 0 1 1年 4月 有 色 金属 加 工 NONF ERROUS MET AL S PF I OCESSl NG Vo1 ． 4 0 No． 2 Apr i l 2 01 1 基于 P L C的双板剥锌机 系统 设计 唐 小 毛 深圳 中金岭南丹霞冶炼厂 ， 广东韶关 5 1 2 3 0 0 摘 要 目前国内锌冶炼行业的剥锌 机一 次只能剥 一块板 ， 生 产效率低 。如果能 实现一 次剥两块 板 ， 这样 产 量 就 会 翻番 。本 文 介 绍 双 板 剥 锌 机 的功 能 及 基 于 西 门子 P L C控 制 系 统 的 架 构 及 系 统 的 设 计 。 关 键 词 P L C； 双 板 剥 锌 机 ； 系 统 设 计 中图分 类号 T F 8 1 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 1 0 20 0 3 6 0 3 目前 国 内锌 冶 炼 行 业 的 剥 锌 机 一 次 只 能 剥 一 块 板 ， 如果 要剥 两块 板 ， 得 两 条 生产 线 ， 这 样 会增 加 成 本 及 占地 空 间。本文 设计 双板 剥锌 机 系统 ， 采 用 P L C控 制 系统 在原有 剥锌 机 主体 基 础 上增 加 一 套剥 锌 系 统 ， 两 侧链 条输 送 系统 区 间可 共 用 。这样 用极 少 的 投 入 便 提 高 了系统 的生产效 率 。 1 双板剥锌机 系统功能 双板剥锌 机 P L C控制 系统 主要 包括 剥 刀控 制 、 板 的提 升控制 和链 条 传 动 控 制 等 。可 以在 现 在 的剥 锌 机 上增 加一 套 同样 的剥 刀及 板 的提 升 装 置 ， 链 条 方 面 不 改 变 ， 完成 双板 剥锌 机机 械方 面 的改造设 计 。 双板剥 锌机 的 主要 功 能如下 1 链条 可 以左右 传动 ， 可 以传 动 两步 或一 步 ， 两 步 即一次过 两块 板 ， 一步 过 一 块板 。一步 或 两 步 的确 定 由链 条 的尾端 奇数 或偶 数接 近开关 传感 器确 定 。 2 剥 刀 的张 合 控 制压 力 由气 压 阀控 制 ， 张 合 动 作采 用 P L C控 制 。 当提 示 到 设 定 开 始 位 置 ， 剥 刀 闭 合 ， 随后提 升装 置继续 上 升 ， 当到 达最 高 限定 位 置 ， 剥 刀打 开 ， 提 升 装 置 开 始 下 降。 下 降 到底 部 后 ， 链 条 才 能传 动 。 2控制 系统组成 P L C选 用西 门子 3 0 0系 列 的可 编 程 控制 器 ， 传 感 器选 用 倍 加 福 p e p p e rf u c h s 电磁 接 近 开关 和施 克 收稿 日期 2 0 1 0一 O 81 6 作者简介 唐 小毛 1 9 8 3年 一 ， 男 ， 湖南永州人 ， 助理工程师 ， 硕 士 研究生 ， 主要从事 电气控 制研 究工作。 s i c k 光 电传感 器 。剥 刀 张合 采 用 气缸 传 动 控 制 ， 电 机控 制器 选 用 施 奈 德 S c h n e i d e r 变 频 器 。现 场 总 线 选用 p r o f i b u s d p总 线 ， 使用 E T 2 0 0 M 扩 展 I ／ O模 块 。 现场 增加 一 个 西 门 子 触 摸 屏 。为 了方 便 双 板 剥 锌 机 P L C与 其他 P L C的通 信 ， 网 络 采 用 i n t e r n e t 光 纤 环 网 设计 。其 控制 系统 架构 图如 图 1 所示 。 图1 控制系统架构图 3 系统软件设计 3 ． 1 系统 控 制功能 设计 因为可 编程 控 制 器 选 用 的是 西 门 子 3 0 0系 列 的 P L C ， 故 编 写 控 制 程序 软 件 用 S I MA T I C Ma n a g e r ， 程 序 语 言用梯 形 图。 编写 具 体 程序 前 提 是 编 写控 制 顺 序 功 能 图 ， 双板 剥锌 机控 制顺序 功能 图如 图 2所 示 。 双板 剥锌 机 ， 在 剥 刀 1 和 2均 打开 时 ， 提升 装 置 1 和 2均 下到 底 部 且链 条 在 底 部 目标 位 置 才 能 开启 自 动 ， 这是 为 了 安 全 考 虑 。 当这 些 前 提 条 件 不 满 足 ， 便 退 出“ 自动 ” ， 操作 进 入 “ 手 动 ” ， 通 过 手 动操 作 到 达 自 动 的条 件 ， 然 后 转 为 自动 ， 手 动 与 自动 之 间 有 一 个 2 位 开关 。任何 情况 下 均 可 以转 为手 动 ， 并 进行 手 动操 作所有动作。 自动每一个状态均有一个顺序步 ， 利用 顺 序步 跳 转 ， 并 且 每 一 个 顺 序 步 有 一 个 相 对 应 的动 作 。例 如 第 2期 有 色金属加 工 3 7 开始 顺序 步 0 正 常启动 顺 序 步 1 0 自动 顺 序步 2 0 手动 顺 序 步4 O 0 停 止 顺 序 步0 手 动所 有动 作 ， 顺 序 步均 是 4 0 0， 当 手动 操作 后 满 足 自动 条件 时 ， 先按停 止 按 钮 ， 然 后 按 正 常启 动 ， 进 入 自动剥 锌 。在 自动 过 程 中 ， 执行 当 前 步 命 令 ， 命 令 执 行后 ， 不满 足 下 一 步 跳 转 条 件 ， 经 过 延 时 判 断 ， 若 报 错 ， 退 出 自动 ， 进 人手 动 。 开始 剥 刀 1 和 2 均打 开 装置 1 和2 均 下到底部 链条在位 置 _ 土 - 自动 ． 手 帽关 动 作l l l I 莩 lJ21R 1 到顶部 扣 开剥刀 1 装置 l F 降 2到顶部 打开 剥刀 2 装 置 2 下 降 I剥刀 1 和 2 均打开 I装置 l 和 2 均下到底部 ∞丢 停 止 薹 堡 墅- l 手 动 相 关 动作I 塑 韭 堡 垒 自 Ii 条件 满 足 图2 双 板 剥锌机 控制 顺序 功能 图 双板 剥锌机 控 制顺 序功 能逻 辑要 点如 下 1 提升装 置设 定 一 个 底 部 和顶 部 位 置 ， 提 升 的 位 置 由增 量 编码器 确定 ， 不 同高 度 阶 段 可 以设 定 不 同 的速度 。编码 器接 入 变 频器 的通 讯 卡 ， P L C设 定 的 速 度 经变频 器实 现控 制 ； 2 剥刀 打开 、 闭合 均设 计行 程 接 近开 关 ， 控 制 剥 刀 打开 到位 和剥刀 闭合 到位 ； 3 链 条设 置 停 止 位 ， 链 条 上 的 阴极 板 导 电 头感 应停止位接近开关。当链条移动 ， 后面的阴极板到停 止位 ， 感 应停 止 ； 4 奇 偶 数判 断 ， 因为 出槽 的 阴极板 可 为奇 数 ， 也 可为 偶数 。可 在链 条 的尾 端 设 置 奇偶 判 断开 关 ， 当其 获得感 应信 号 时为 奇数 ， 未 获得感 应 信号 时 为偶数 ； 5 链 条 移 动 的 前 提 条 件 必 须 是 剥 刀 1 、 2均 打 开 ， 且 提升装 置 1 、 2均 在 底 部 ， 不 然 链 条 移 板 会 有 碰 撞 。如果不 在 底部 ， 就 用 手 动 调整 到 目标 位 置 。链 条 上 装 有 自动 喷 油 系 统 ， 可 以设 定 每 移 动 多 少 步 喷 一 次 油 ； 6 链 条 上 装 有计 数 传 感 器 ， 每 一 次 移 动 链 条 ， 当传感 器感 应 到 ， 便 记一 次数 。 3 ． 2故障诊 断 设计 充 分利 用组 态软 件 的报 警显 示 功 能 ， 进 行故 障诊 断设 计 。在 进行 故 障诊 断 设 计 时 ， 首 先 必须 对 整个 系 统 可 能发 生 的故 障 进 行 分 析 。 系 统 故 障 结 构 的层 次 性 为故 障诊 断 提 供 了一 个 合 理 的层 次 模 型 。在 进 行 系 统 的程序 设 计 时 ， 应 充 分 考 虑 到故 障结 构 的 层 次 ， 合 理 安 排 逻 辑 流 程 。 在 引 入 故 障 输 入 点 时 应 注 意 两点 1 必 须将 系 统所有 可 能 引起 故 障 的检 测点 引 入 P L C， 这 主要是 从 系统 的安 全可 靠运 行 考 虑 ， 以便 系 统 能及 时进 行故 障处 理 ； 2 应 在 系统允 许 的条 件下 尽 可能 多 的将 最 底 层 的故 障输入 信 息引 入 P L C的程 序 中 ， 以便 得 到更 多 的 故障检测信息为系统的故障 自诊断提供服务。 3 ． 3人机界 面 HMI 设 计 人 机界 面 HMI 采用 w i n c c fl e x i b l e编 写 ， HMI 对员 工 操作 及设 备 维 护 很 有 帮 助 。 人 机 界 面 是 系 统 和用 户 之 间进行 交互 和信 息 交 换 的媒 介 ， 它实 现 信 息 的 内 部 形式 与人 类 可 以 接 受 形 式 之 间 的转 换 。编 写 的人 机界 面能 反 映设备 的工 作 状 态 ， 显 示 相关 数 据 。并 可 利用 HMI 的 I ／ O进 行简 单 的输入 。为方便 现场 操 作 ， 将人 机界 面装 载 到触 摸 屏 ， 这样 现场 操 作 工 可 以就 近 监 视 设备状 态 。 4 结束语 基 于 P L C的双 板 剥 锌 机 系 统 设 计 比单 板 剥 锌 机 更有 效率 。相 对 而 言 ， 单 位 产 量 的成 本 更 为便 宜 ， 能 够取 得较 好 的社会 经 济 效 益 。在 实 际 生产 操 作 中 ， 双 板剥 锌机 切 实 可 行 。本 文 尚待 研 究 的地 方 是 剥 下 来 的锌 片叠 放 整 理 的 问 题 ， 相 比单 板 ， 双 板 叠 放 的 难 度 加大 ， 这个 将 进一 步深 入研 究 。 下转 第 4 0页 4 0 有色金属加工 第 4 0卷 方便 。 图 2新 型 带 凸 台 立辊 3 ． 4立辊 轧机换 缸 工具 压下 装置采 用 液压压 下 的立辊 轧机 的压 下油缸 自身 重 量 较 大 ， 而且 它 固定 在 机 架 上 ， 拆 卸 时用 天 车 辅 助 比较 困难 ， 所 以为 了检 修 时 方便 拆 卸 油 缸 ， 立 辊 轧机需 做一 套专 用 的油缸拆 卸 工具 。 3 ． 5 立辊 轧机 的机 架辊道 立辊轧 机 的机架 辊 道有 独 立 的传 动 机 构 ， 但其 辊 子采 用 的是 平辊 ， 直 径 与其 相邻 辊 道 锥形 辊 的 中间平 直段 直 径 相 同 ， 所 以运 行 起 来 会 形 成 速差 ， 板 坯通 过 立辊 轧机 时容 易在其 下 部 形成 擦 划 伤 ， 所 以笔 者 建议 立辊轧机的机架辊道也 采用与其相邻辊 道相同的锥 度 ， 且 平 直 段 的 标 高 与 其 相 邻 辊 道 的 平 直 段 标 高 相 同 ， 这样就会避 免上述 的缺点 ， 提高整个机组的生产 水平 4 结束语 本 文介 绍 了 我公 司设 计 的 立 辊 轧 机 在 铝 板 带 热 轧 机 组 中的应 用 、 结 构 特 点 和 主要 参 数 的选 择 ， 并 提 出一些 对 今后 改 进 设 计 的 想 法 供 参 考 。在 实 际 设 计 立 辊轧 机时 ， 一些 参数 及 结 构需 要 根据 各 自的 实 际情 况 而定 。 参 考文 献 [ 1 ]洛阳有 色金属 加工设 计研 究 院 板带 车间机 械设备 设计 上 册 『 M1 ， 北 京 冶 金 工 、 I 出 版社 ， 1 9 8 3 。 De s i gn o f Ver t i c a l E dg e r f or Al u mi n u m St r i p Ho t Ro l l i n g Mi l l CHENG Chu a nq i f L u o y a n g E n g i n e e r i n g＆ Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r No n f e r r o u s Me t a l s P r o c e s s i n g， L u o y a n g ， He n a n， 4 71 0 3 9， C h i n a Ab s t r a c t Th is a r t i c l e ma i n ly i n t r o d u c e s ma i n c o mp o s i t i o n o f v er t ic a l e d g e r，ma i n d a t a s o f v e rtic a l e d g e r a n d a pp l i c a t i o n a n d d e s i g n i mp r v e me n t o f v e rtic a l e d g e r． Ke y wor d sv e rt i c a l e d g e r；e d g e r s t an d；e d g e r r o l l a s s e mb l i e s ；r o l l g a p a d j u s t i n g e q u i p me n t；r o l li n g f or c e；r o l le r t ab l e 上接 第 3 7页 参 考 文献 [ 2 ] 王永华， 宋寅卯， 陈玉国等 现 代电 气控制及P L C应用技 术[ M ] 北 [ 1 ]高强 、 马丁． 西 门子 P L C应用程序设计 实例精讲 [ M] ． - I L ． 电子 京 航空航天大学 出版社 ， 2 0 0 3 ‘ 工 业 出 版 社 ， 2 0 0 9 ． Th e De s i g n o f Do ub l e Zi n c Pl a t e St r i p p e r Ba s e d o n PL C TANG Xi a o m a o G u a n g d 0 n g d a n x i a S me l t e r ， S h a o g u a n， Gu a n g d o n g ， 5 1 2 3 0 0， C h i n a Abs t r ac tI n zinc plat e pr odu c t i on， one pi ec e c an onl y be pr odu ced ， t he pr oduc t ivit y i s l ow．I f i t c an be s t r i pp ed t wo piece s， su ch ou t p u t wi l l b e d ou b l e d ．Th is p a p e r i n t r o d u c e s t h e f u n c t i o n o f d o u b l e z i n c p l a t e s t r i p p e r a n d ma k e s a d e t a i l e d d e s ig n f o r c o n t r o l s y s t em and f u nc t i on b ased on Si emens PLC． Ke y wor d sPL C ； d o u b l e z i n c p l a t e s t r i p p er ； s y s t e m d e s ig n