西门子6ES7511-1AL03-0AB0性能参数

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PLC控制系统在竖炉生产中的应用

1 nbsp 引言

西钢炼铁厂10m3竖炉于1994年建造并投产，生产炼铁所需的球团矿。竖炉在炼铁工艺中起着举足轻重的作用，其中布料系统是竖炉生产的核心环节，对球团质量起着决定性的作用。原布料系统的电气控制部分采用继电器控制方式，2台驱动设备，使用各类中间继电器89个，时间继电器62个，控制线路错综复杂，故障率较高，严重影响竖炉的生产和球团质量，如何减少设备故障率，提高设备作业率，确保竖炉达产达效，是重大技改课题。

2 nbsp 竖炉控制系统的研制

2.1 设备技改路线分析

（1）在国内很多小型竖炉中，仍然普遍采用继电器式控制方式。该控制方式的优点：传统方式容易实现，技术含量低，岗位工人容易接受。其缺点有以下几个方面：所用电器元件较多，成本较高；故障点较多，线路复杂，维护困难，故障处理时间长；可靠性差，难以适应恶劣的环境；电能损失大。

（2）采用小型pc一体式结构系统。小型系统优点是：体积小，结构紧凑，价格较低。其缺点是：硬件固定，灵活性较差，整机备件，相对地提高了成本。

（3）采用大型plc系统。整个竖炉采用一套大型的plc系统，布料系统是其中一部分或一个远程站。

该系统优点是：控制灵活可靠，功能强大，适用于较大的系统。其缺点是：价格昂贵，对于小系统显然是不经济的。

2.2 技改方案的确定

通过对竖炉控制系统故障原因分析，造成竖炉设备电气故障的原因主要有以下几个方面：由于采用继电器控制方式，各类继电器达150多个，故障点较多；由于环境恶劣及元件本身质量的影响，工作可靠性大大降低；由于控制线路的复杂性，使维修产生一定的困难，造成故障处理时间的延长；由于煤气及粉尘的影响，给维护带来不便。

在保证生产的基础上，结合我厂实际情况，提出了用plc控制系统代替继电器控制的方案。这样，不仅可以大大简化控制线路，减少故障点，而且提高了系统稳定性、可靠性和灵活性，具有很高的性能价格比，对于降，减少运转费用都有积极意义。

2.3 设备选型

经过市场调研，目前市场上常见结构有两种。一种是一体式结构，另一种是模块式结构。**种具有结构紧凑、体积小、价格低等优点，但是备件只能整机备件，相对而言成本较高；后一种模块式结构，具有系统构成灵活、扩展功能强等特点，又不需整机备件，但一次投入费用较高。我们着眼于全局考虑，为了方便以后的改造和扩建工作，决定采用模块式。该产品具有较高的性能价格比，且系统构成灵活，技术支持完备，售后服务较好。

3 nbsp 项目研制

3.1 硬件部分

（1）系统的硬件设备：电源模块1块；cpu模块1块；数字量输入模块4块；数字量输出模块4块。各模块之间由地址总线连接，由现场送来的操作及设备状态信号，通过4个输入模块进入cpu，由cpu进行逻辑运算后，把送至输出模块，直接控制各驱动设备的接触线圈，完成整个系统的控制。

（2）系统点数：9点接收操作台起停信号；14点接收设备运行状态信号；9点接收事故信号。输出32点：11点用于设备状态及故障显示；18点用于启动设备指令；3点用于故障报警及显示。

本系统结构简单，线路清晰，体积小，可完成两个继电器柜所能完成的一切控制功能。可实现自动、手动两种方式对12台驱动设备的连锁控制，同时增加了系统安全停机、故障报警、灯光显示等功能。

永宏PLC在自动三维弯管机系统中的应用

（2） 角度参数的设计

系统的每一个零件较多可设定20个弯管角度和20个空间旋转角度。由于每种零件的弯管角度不可能全部设定，当一种零件的弯管角度个数少于20个（即其它角度均为0），cpu将继续进行扫描，直至20个角度全部执行完毕，这在很大程度上不仅浪费了cpu的扫描时间，也降低了系统工作效率。因此，在设计过程中，采用为0参数寻找方式，程序设计如图6所示，当20个参数暂存器中*n个为0时，m2=on，此时r4的资料为*n个参数暂存器，并告知cpu执行到时结束执行弯管命令。

（3） 长度量测及空间角度系统的设计

系统的长度量测及空间角度采用步进电机控制。

步进电机驱动小车实现长度量测功能，并把脉冲数回馈给cpu处理。而以往的空间角度控制采用人工旋转，当编码器计数到时驱动电磁铁动作，但由于电磁铁动作时间上的延时，造成了弯管精度的不足。

在改进的系统中采用步进电机代替人工旋转，旋转编码器并回馈信号，这不仅满足了系统控制精度的要求，也大大提高了生产效率和自动化程度。

（4） 震动干扰的处理

在系统的工作过程中，由于电机震动及弯管时偶尔力过小或过大产生的一些干扰，造成了编码器在记数上的误差，降低了弯管的精度。因此在系统中加设了辅退和慢弯，减少了较大震动带来的误差因数。

4 结束语

自动弯管机自成功设计以来，经多多次修改完善，现已大量投入生产应用。该控制系统在各方面与以往的弯管系统相比有着很大的优势：零件参数选择可达上百种，弯管角度可增至20个之多，加工的产品从实心的钢条到空心的金属管，从家俱工艺品到工业化工车船设备用金属管等;弯管长度和角度旋转控制实现自动化，在精度上有很大的提高，误差允许值控制在±0.2℃范围内，一个人就可实现操作，大大节约了人力成本，也大大提高的产量;操作系统方便，人-机对话简单易懂，通过简单的培训即可实现安全操作;完善的报警系统及合理的程序设计，给系统维护和调试人员带来了很大的方便，减少了大量的调试时间。

一年多的运行验证表明，该系统技术已达到国内水平，并应用于交通运输、石油化工和生产生活中，收到了良好的经济效益和社会效益，是值得广泛推广和使用的设备