水箱拉丝机电气控制系统设计_周海波

第28卷第1期2011年3月长江工程职业技术学院学报

J ournal of C hangjiang Engineering Vocational College Vo l .28N o .1M ar .2011

收稿日期:2011-01-15作者简介:周海波(1972-),男,湖北武汉人,讲师,在读硕士,研究方向:电气自动化。

水箱拉丝机电气控制系统设计

周海波,熊　巍

(长江工程职业技术学院,武汉　430212)

摘　要:水箱拉丝机是目前我国最先进的一种拉丝机,广泛应用于钢丝、制绳丝、预应力钢丝、标准件等金属制品的生产和预加工处理。本文以基于P LC 的变频控制模型,研究和设计了水箱拉丝机控制系统。关键词:水箱拉丝机;变频器;P LC ;人机界面;控制

中图分类号:TG 355 文献标识码:A 文章编号:1673-0496(2011)01-0020-03

Design of Electrical Control System of

Water Tank Drawing machine

ZH OU Hai -bo ,XIONG Wei

(Chang jiang Engineering Vocational College ,Wuhan 430212,China )

A bstract :A t present ,the w ater tank drawing m achine is the m ost advanced draw ing machine in our country ,w hich is w idely used in production and preprocessing o f such metalw are as steel wire ,steel wire for m aking rope ,prestressed w ire and so o n .Here ,contro l sy stem of w ater tank

draw ing m achine is researched and desig ned based o n frequency control model of PLC .Key words :w ater tank draw ing m achine ;converte r ;PLC ;hum an -m achine inte rface ;control

1　水箱拉丝机简介

我国的金属制品行业分别从属于冶金、轻工、石油、煤炭、化工、林业、渔业等部门

[1]

。改革开放以

来,随着国民经济的高速发展,金属制品行业在设备、工艺技术水平、产品质量、产量和品种等方面有了较大的进步。目前,全国金属制品企业超过了600家,生产能力超过了300万t /年;其中能生产中、高碳钢丝、钢绳的企业有150多家;金属制品的品种约有80种。

拉丝机也叫拔丝机、拉线机,是在金属制品行业中使用很广泛的机械设备。我国的拉丝机以老式滑轮拉丝机为主,兼有双卷筒式、直进式、活套式、调谐辊直线式、组合式及各种水箱拉线机等

[2]

。水箱

拉丝机是目前我国最先进的一种拉丝机,广泛应用

于钢丝、制绳丝

、预应力钢丝、标准件等金属制品的生产和预加工处理。它的优点是结构紧奏,占地面

积小,拉拔密集度高,钢丝在拉拔过程中无扭转现象,可以进行高速拉拔,因拉拔过程是在冷却润滑液中进行,钢丝的冷却及润滑条件很好,质量得到保

证。常用水箱拉丝机主要由牵引、收线、水箱等组成,其结构如图1所示。

图1　水箱拉丝机结构图

2　水箱拉丝机电气控制系统

水箱拉丝机电气控制系统主要包含人机界面、PLC 、变频器三大部分,其结构如图2所示。2.1　系统控制原理

水箱拉丝机电气控制系统中人机界面主要用于系统工作状态的显示和系统速度给定;变频器只进行简单的调速,水箱拉丝机运行速度由牵引变频器给定作为速度基准,收线电机按比例跟随牵引电机运行,并结合张力传感器信号进行微调;PLC 与变

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20—

频器、触摸屏通过通讯连接统筹整个系统的运行

。图2　水箱拉丝机电气控制系统结构图

2.2　水箱拉丝机电气控制系统设计2.2.1　人机界面

本系统人机界面选用深圳步进科技有限公司生产的eView M T 4300CE 触摸屏,该品人机界面产品在国内有着较高知名度,且性价比较高。其主要特性如表1所示。

表1　eV iew M T 4300CE 触摸屏性能

显示尺寸5.6″T FT (113.28×84.7m m )分辨率320＊234显示色彩65536亮度300cd /m 背光灯L ED

触摸屏4线精密电阻网络(表面硬度4H )液晶寿命50000小时CPU 32-bit 400MH z RISC 存储器

8M F LASH +16M SDRAM 配方存储器&RTC 256KB +实时时钟

打印端口1DB 25,支持SPRT SP -DN 16P H ,HP La se rJet P 2014,EPSON LQ 305K T 程序下载1个U SB SLAV E 接口

通讯端口

COM 0:RS 232/RS 485-2/RS 485-4,

COM 1:RS 232/RS 485-2/RS 485-4,COM 2:RS 232

人机界面通过其RS 232通讯口与PLC 连接通讯,人机界面设计主要完成水箱拉丝机控制系统速度显示及设置、牵引收线电机运行参数显示、产量统计显示、报警显示等功能。

系统速度设置与显示和产量统计等直接使用人机界面的数据对应功能,与PLC 的数据寄存器对应,显示相应的数据寄存器的数值或者对默写数据寄存器内容进行更改。

牵引、收线电机运行参数显示也是运用人机界面的数据对应功能,显示PLC 与变频器通讯所读取的电机实时运行参数,如电流、频率、转速等。

报警显示功能可直接使用人机界面的报警宏功能,设定报警信息的位寄存器以及其具体的报警内容。

2.2.2　PLC

本系统PLC 选用的是西门子S 7-200系列PLC ,它是本系统核心,负责人机界面与变频器之间的信息交流,同时也负责整个控制系统的逻辑控制和产量统计等数据运算处理。其I /O 分配如表2所示。

表2　水箱拉丝机控制系统I /O 分配表

序号

I /O 点功能序号I /O 点功能110.0计米信号1311.4收线变频器报警210.1急停1411.5收线保护罩报警310.2启动1511.6收线门报警410.3停止16Q 0.0系统运行指示510.4点动17Q 0.1系统停止/报警指示610.5故障复位18Q 0.2产量达到指示710.6产量复位19Q 0.3牵引电机运行810.7放线断丝检测20Q 0.4收线电机运行911.0收线断丝检测21Q 0.5牵引变频器故障复位1011.1牵引电机风机报警22Q 0.6收线变频器故障复位

1111.2收线电机风机报警23Q 0.7牵引电机制动12

11.3

牵引变频器报警

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Q 1.0

收线电机制动

本系统因使用人机界面,故在设计故障报警功能时,将停止指示与故障报警指示做了集成设计,当系统无故障且停止时红色指示灯常亮;当系统有故障时红色指示灯闪烁,具体故障可通过人机界面的故障显示页面查询。

PLC 与变频器之间采用M ODBUS 通讯连接,系统速度有现场操作人员通过人机界面给定后经PLC 数据处理程序运算后给定至变频器。同时变频器反馈实际运行参数到PLC ,再由PLC 将数据发送至人机界面显示。

产量统计信号来自现场的计米传感器,其连接至PLC 的高速计数口10.0,在设计PLC 程序时内部进行数据运算,将计米信号的脉冲数转换成实际产量,并显示在人机界面上。因机械设备间存在一定差异,故在设计人机界面程序时我们设置有产量统计系数调整功能,可以由管理人员或设计者对产量统计系数进行微调。2.2.3　变频器

本系统共使用两台变频器,分别为牵引变频器和收线变频器,均为ABBACS 550系列变频器,两者之间仅存在功率上的差异。其中牵引变频器为37kW ,收线变频器为3kW 。

牵引变频器速度由PLC 通过通讯给定,拖动牵引电机对钢丝进行拉拔,其部分参数设置如表3所示。收线变频器速度给定来自于两方面,一方面来

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