西门子模块6ES7338-4BC01-0AB0安装调试

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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，故障率极高，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：传统方式实现，技术含量低，岗位工人接受。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个参数暂存器中第n个为0时，m2=on，此时r4的资料为第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。

永宏PLC在自动三维弯管机系统中的应用

（3） 系统i/o分配

系统选用1台fbs-24mct主机，1台fbs-8ea输入输出扩展模块和1台fbs-8ey输出扩展模块。其输入输出端子分配情况如下所示。

输入信号：

x0 弯管编码器a相 x1弯管编码器b相

x2 小车编码器a相 x3 小车编码器b相

x4 旋转编码器a相 x5 旋转编码器b相

x6 原点信号 x7 退芯到感应信号

x8 辅推前感应信号 x9 辅推后感应信

x10 进入托料感应区 x11 小车进入辅推干涉

x12 脚踏信号 x13 退弯安全开关

x14管料检测信号 x15-x17 系统预留

l 输出信号：

y0 步进电机1a相 y1步进电机1b相

y2 夹料动作 y3步进电机2a相

y4 步进电机2b相 y5留慢退芯

y6 电磁铁 y7 进芯

y8 主夹退 y9 副夹退

y10 退弯 y11 夹料退

y12 退芯 y13 辅推退

y14 慢弯管 y15 溢流阀

y16 慢退芯 y17 慢弯管

y18 主夹进 y19 副夹进

y20 弯管动作 y21 油泵

3 系统的软硬件实现

系统主要工作步骤有弯管主副夹夹紧、有芯进芯并计时、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、步进电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。主要工作流程如图4所示。

（1） 档案系统管理设计

根据不同用户的实际要求，需要产品多样性，弯管角度参数灵活可变的特点，三维弯管机系统在设计时要求plc拥有强大档案处理功能。在系统设计中，采用了fun160功能指令，如图5所示。当m1=off，m0由0→1时，自暂存器r0开始，将长度为暂存器r101的资料写入以档案寄存器f0开始的区块中（指标暂存器r100的资料为f0的第n个区块）;当m1=on时，m0由0→1时，自资料寄存器f0开始的第n个区块（指标暂存器r100的资料为n）的暂存器资料存入以暂存器r0开始的资料暂存器区（该区长度为r101的资料）。

PLC顺序控制设计法编制梯形图的四种方式

4 使用移位寄存器的编程方式

从功能表图可以看出，在0-3各步中只有一个步在某时刻接通而其他步都在断开，把各步用中间继电器m200-m203代替，就很用移位寄存器实现控制。图4为用移位寄存器编程时的梯形图，采用移位寄存器m200-m217的**位m200-m203代表4个步，组成1个环形移位寄存器。用移位寄存器主要是对数据、移位、复位3个输入信号的处理。该方法设计的梯形图看起来简洁，所用指令也较少，但对较复杂控制系统设计就不方便，使用过程中在线修改能力差，在工业控制中使用较少，大多数应用在彩灯顺序控制电路中。

5 使用置位复位指令的编程方式

如图5为使用置位复位编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图。在以置位复位指令的编程方式中，用某一转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对应的辅助继电器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法顺序转换关系明确，编程易理解，一般多用于自动控制系统中手动控制程序的编程。

以上四种顺序控制编程方式各有特点，可以根据实际情况选择一种来编制梯形图，它们的一般比较见附表。教学实践表明这些编程方式很被初学者接受和掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序。

6 结束语

采用功能表图的四种方式来编制梯形图，可适应于不同场合，供工程技术人员视工艺要求决定。它是一种先进的设计方法，对于复杂系统，能节省（60~90）%的时间。

PLC顺序控制设计法编制梯形图的四种方式

1 引言

可编程控制器plc外部接线简单方便，它的控制主要是程序的设计，编制梯形图是较常用的编程方式，使用中一般有经验设计法，逻辑设计法，继电器控制电路移植法和顺序控制设计法，其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法，功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、头线和动作组成。这是一种先进的设计方法，对于复杂系统，可以节约60%~的设计时间。我国1986年颁布了功能表图的国家标准（gb6988.6-86）。有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是：起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司f1系列plc为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。

例如：某plc控制的回转工作台控制钻孔的过程是：当回转工作台不转且钻头回转时，若传感器x400检测到工件到位，钻头向下工进y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关x401时，计时器t450计时，4s后快退y431到上接近开关x402，就回到了原位。功能表图见图1：

2 使用起保停电路的编程方式

起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，*编程元件做中间环节，各种型号plc的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强，编程掌握，一般在原继电器控制系统的plc改造过程中应用较多。如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图，图2中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。

3 使用步进梯形指令的编程方式

步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器s来表示，状态寄存器有断电保持功能，在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用，而且状态寄存器必须用置位指令set置位，这样才具有控制功能，状态寄存器s才能提供stl触点，否则状态寄存器s与一般的中间继电器m相同。在步进梯形图中不同的步进段允许有双重输出，即允许有重号的负载输出，在步进触点结束时要用ret指令使后面的程序返回原母线。把图1中的0-3用状态寄存器s600-s603代替，代替以后使用步进梯形指令编程，对应的梯形图如图3所示。这种编程方法很被初学者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很，使用方便，程序也较短，在顺序控制设计中应**考虑，该法在工业自动化控制中应用较多

自动化仓库PLC控制的设计及应用

1 引言

在仓库领域中，物资的输送、存储、管理和控制的规模越来越大，靠人工实现已经远不能够需要。自动化仓库技术在物资存储行业中受到人们的重视，其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及时地订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。信息技术的应用已成为仓库技术的重要支柱。满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化控制技术逐渐成为仓库自动化控制技术的核心。

仓库是货储的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下能自动地存储和取出物品的系统。在仓库进货过程中，使用工业输送车将物品存入仓库。在现代大型仓库中货储任务十分繁重，实现了全自动作业后，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、可靠的自动配货系统是十分迫切和需要的。本例采用plc实现自动化控制，解决了劳动强度大、经济效益差问题。

2 工艺过程动作要求

工业输送车在对8个仓库存储物品时，对输送车有以下的控制要求：

（1） 工作开始后，车此时停在某个仓库。当没有用车呼叫（既呼车）时，各仓库的指示灯亮，表示各仓库可以呼车;

（2） 如果某仓库遇有呼车时，按下本仓的呼车按钮，则其它各仓位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效;

（3）在停车位呼车则车不动;当呼车位号大于停车位号时，车自动向高位行驶;当车位号小于停车位号时，车自动向低位行驶，当车到达呼车位时自动停车;

（4） 车到达呼车位时要求停留30s供该仓库使用，不应立即被其他仓库呼走;

（5） 临时停电后再复电，车不会自行起动。

3 程序设计

3.1 i/o分配及plc机型

每个仓库均设置一个滚轮式限位开关st和一个呼车琴键按钮sb，st可自动复位;系统设有用于起动和停机的按钮，这些均为plc的输入元件。车要用一台电动机拖动，电动机正转时车驶向高位，反转时小驶向低位，电动机正转和反转各需要一个接触器，是plc的输出执行元件。另外各仓库还要指示灯作为呼车显示。电动机和指示灯是plc的控制对象。

各自动化仓库的限位开关和呼车按钮的布置如图1所示，图1中st和sb编号也是各仓库编号。

由于各仓库的呼车指示灯状态一致，为了尽量减少占用plc的输入输出点个数，采用小电流的发光元件并联在一起，然后接在一个plc输出点上。系统的控制部分选用西门子（seimens）s7200的plc

PLC在生产线小车控制系统中的应用

（4） 小车行驶至3号位再返回原位

当小车碰到原位限位开关sqo后，小车停止后退。同时m103和x401接通移位输入通路，m104和x404接通y432，小车向3号位驶去。小车再次经过1号位和2号位，但因为m100~m103均为“0”，不会移位，m104和x404仍接通y432，直到小车碰到3号位限位开关sq3动作，x404才断开y432线圈，小车才停止前进。这时m104和x404接通移位输入通路，m104移位到m105，m405为“1”，其它位为“0”，m105和x401接通y433，电机反转，小车后退返回原位。

（5） 小车运行一个周期

小车运行一个周期返回原位后压下原位限位开关sqo，x401又断开y433，小车停止运行。同时m105和x401接通移位输入通路，m105移位到m106，m106为“1”，其余位为“0”，即m100~m105的常开触点均为断态，这时如果连续运行开关s仍未合上，x405仍断开，那么移位寄存器不会复位，m100仍为“0”，则小车正向出发往返运行三次（一个周期）后，就在原位停下来了。

（6） 小车连续运行与停止 如果需要小车在运行一个周期后，继续运行下去，则合上连续运行开关s，

x405、x401和m106接通复位输入端r，移位寄存器复位，m100重新置“1”，m100与x402又接通y432，小车又开始第二个周期的运行，并且一个周期又一个周期地连续运行下去，直到按下停机按钮sb2，

x407触点断开，y432和y433线圈断开，小车才会立即停止运行。同理，如果发生意外情况，不论小车运行在什么位置，只要按下停车按钮sb2，电动机立即停转，小车停止运行。