一、項目簡介

zhejiangshangyukanghuitongyexianzaiweiyizhongxingtongjiagongqiye
，yishengchangeleigaodangtongguanweizhu，chengliyiyoujinshiniandelishi。suizheguominjingjidekuaisufazhan
，gaichangdadaokuofudebuduankuodajingyingguimo，gengxinshengchanguimogengda
，zidonghuachengdugenggaodezuixinshebei。shengchantongguandezhijingφ2150的盤拉機即是該廠2005年10月由洛陽購進的主要設備。作為全廠的關鍵設備，它的優劣，很大程度上
，就決定了全廠產品的產量，質量和效益。該設備整體近60T,除了需要機械部分製造精良外，其性能的關鍵部分是自動控製。洛(luo)陽(yang)西(xi)菱(ling)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)有(you)限(xian)公(gong)司(si)是(shi)一(yi)家(jia)長(chang)期(qi)從(cong)事(shi)自(zi)動(dong)化(hua)開(kai)發(fa)研(yan)究(jiu)和(he)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)的(de)公(gong)司(si)，承(cheng)接(jie)該(gai)項(xiang)目(mu)後(hou)

，在(zai)充(chong)分(fen)了(le)解(jie)設(she)備(bei)的(de)工(gong)藝(yi)的(de)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)，廠(chang)方(fang)的(de)習(xi)慣(guan)和(he)特(te)殊(shu)需(xu)要(yao)後(hou)，精(jing)心(xin)設(she)計(ji)了(le)包(bao)括(kuo)由(you)S7-300
， 5.7”觸摸屏的人機界麵，和控製櫃
，操作箱等組成的控製係統。經安裝和調試，實施投產，經過1年多的正常運行，為該企業創建立了重大效益。

二
、係統簡要工藝介紹

中型銅加工企業以電解銅為原料，熔煉後經數道工序加工成直徑約40毫米的(de)銅(tong)盤(pan)管(guan)後(hou)進(jin)入(ru)盤(pan)拉(la)機(ji)進(jin)行(xing)拉(la)製(zhi)。盤(pan)拉(la)機(ji)由(you)一(yi)個(ge)頂(ding)部(bu)平(ping)台(tai)框(kuang)架(jia)及(ji)五(wu)個(ge)支(zhi)撐(cheng)柱(zhu)構(gou)成(cheng)整(zheng)體(ti)結(jie)構(gou)部(bu)件(jian)。頂(ding)部(bu)平(ping)台(tai)上(shang)安(an)裝(zhuang)主(zhu)傳(chuan)動(dong)電(dian)機(ji)，齒(chi)輪(lun)減(jian)速(su)機(ji)
，下(xia)部(bu)軸(zhou)上(shang)安(an)裝(zhuang)主(zhu)卷(juan)筒(tong)部(bu)件(jian)和(he)排(pai)料(liao)裝(zhuang)置(zhi)。主(zhu)卷(juan)筒(tong)上(shang)安(an)裝(zhuang)有(you)鋼(gang)臂(bi)，加(jia)鉗(qian)，安(an)全(quan)銷(xiao)，張(zhang)力(li)釋(shi)放(fang)裝(zhuang)置(zhi)剪(jian)刀(dao)及(ji)夾(jia)緊(jin)裝(zhuang)置(zhi)。進(jin)料(liao)一(yi)側(ce)安(an)裝(zhuang)模(mo)座(zuo)機(ji)架(jia)。機(ji)架(jia)外(wai)地(di)坑(keng)內(nei)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)經(jing)減(jian)速(su)傳(chuan)動(dong)帶(dai)動(dong)放(fang)料(liao)筐(kuang)，拉(la)伸(shen)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)跟(gen)蹤(zong)主(zhu)卷(juan)筒(tong)同(tong)步(bu)運(yun)轉(zhuan)。收(shou)線(xian)裝(zhuang)置(zhi)位(wei)於(yu)卷(juan)筒(tong)下(xia)方(fang)地(di)坑(keng)內(nei)，直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)經(jing)減(jian)速(su)傳(chuan)動(dong)帶(dai)動(dong)收(shou)料(liao)筐(kuang)跟(gen)蹤(zong)主(zhu)卷(juan)筒(tong)旋(xuan)轉(zhuan)。生產過程為：銅tong盤pan管guan經jing校xiao直zhi機ji校xiao直zhi
，裝zhuang入ru膜mo芯xin，經jing打da頭tou機ji製zhi頭tou
，穿chuan過guo模mo座zuo上shang的de模mo孔kong
，使shi鋼gang臂bi夾jia鉗qian咬yao料liao，收shou線xian放fang線xian裝zhuang置zhi升sheng起qi，啟qi動dong運yun行xing，自zi動dong拉la伸shen過guo程cheng開kai始shi
，卷juan筒tong開kai始shi以yi慢man速su將jiang銅tong管guan從cong模mo具ju拉la出chu，放fang線xian裝zhuang置zhi和he收shou線xian裝zhuang置zhi同tong時shi進jin入ru跟gen蹤zong運yun轉zhuan狀zhuang態tai，模mo座zuo和he放fang線xian裝zhuang置zhi同tong時shi快kuai速su上shang升sheng，到dao頂ding後hou壓ya料liao輥gun壓ya下xia，模mo座zuo鎖suo緊jin，拉la出chu的de盤pan管guan連lian續xu均jun勻yun沿yan滾gun筒tong向xiang下xia。延yan時shi張zhang力li釋shi放fang後hou
，剪jian切qie機ji構gou剪jian斷duan料liao頭tou
，拉la伸shen速su度du提ti至zhi高gao速su，銅tong管guan自zi然ran排pai放fang至zhi下xia部bu收shou料liao筐kuang。監jian測ce到dao管guan胚pei尾wei部bu時shi
，卷juan筒tong改gai變bian成cheng慢man速su，管guan胚pei尾wei部bu拉la出chu模mo孔kong，自zi動dong停ting車che

，同tong時shi模mo座zuo放fang線xian收shou線xian自zi動dong下xia移yi至zhi原yuan始shi位wei置zhi。一yi個ge自zi動dong工gong序xu完wan成cheng。循xun環huan運yun輸shu鏈lian上shang料liao筐kuang依yi次ci向xiang前qian走zou一yi個ge工gong位wei。於yu是shi下xia一yi個ge工gong序xu周zhou而er複fu始shi。銅tong管guan每mei次ci減jian細xi
，經jing重zhong複fu多duo次ci拉la製zhi，直zhi至zhi合he格ge為wei止zhi。

設備外觀見下麵圖1：

綜上所述
，盤拉機是一個極其複雜的較大的控製係統
，它的基本特點是:

1.   通過人機界麵和眾多鍵控，適應多品種不同工藝需要，因而具有大量的輸入按鈕、旋鈕、檢測傳感器和大量的電磁閥－液壓缸輸出開關量，構成大量十分嚴謹的順控程序。

2.   juyouyousantaijiaodadequdongqikongzhidezhiliudianjiheyitaibianpinqikongzhidejiaoliudianjigouchengdechuandongxitong。budanyaoqiunenggenjugongyiyaoqiulinghuotiaosu

，erqieyaoqiushouxianzhuangzhihefangxianzhuangzhinenggoudongtaiyangegenzongjuantongxiansudu。

3.   為進一步保證線速度高度一致
，設置張力反饋控製，快速及時調整張力。

4.   對安全性要求極高，要求控製必須準確無誤，極為可靠。

根據係統上述特點， PLC是核心部件，經過認真調研和周密思考
，最終選擇西門子S7-300PLC作控製係統。

本方案是選用S7-300 CPU315-DP作主控製，由於大量的DI/DO,增加10塊I/O數字量接口卡。 驅動器和變頻器用電壓信號作調速控製，因而選2塊AI/AO插卡擴展。係統由於需要測速反饋,控製轉速，硬件用的是編碼器，又增加一塊高速計數卡FM350 。擴展卡較多，必須擴展一個機架，選的IM360/ IM361各一。電源用PS307模塊。與人機界麵TP070相聯，通訊用MPI通訊方式。優點是係統形式簡單。

最終選定西門子硬件配置如下, 共計S7-300 CPU 1個，各類模塊16個。驅動器3個，變頻器1個。見圖2。

CPU315DP             6ES7 315-2AG10      1個

電源模塊             6ES7 307-1EA00      1個

DI數字擴展模塊       6ES7 321-1BH02     6個

DI數字擴展模塊       6ES7 322-1BH01     4個

AI數字擴展模塊       6ES7 331-7KB02     1個

AO數字擴展模塊       6ES7 332-5HD01     1個

槽擴展模塊IM360      6ES7 360-3AA01     1 個

槽擴展模塊IM361     6ES7 361-3CA01      1 個

高速計數模塊FM350   6ES7 350-1AB02      1個

6RA70驅動器         6RA7025 6DV62-0     1個

6RA70驅動器         6RA7028 6DV62-0     1個

6RA70驅動器         6RA7087 6DV62-0     1個

M440變頻器          6SE6440 750/3       1個

                  圖2

三、控製係統構成

硬件配置和係統構成要點如下圖3。

係統人機界麵的選擇
，使用西門子的人機界麵TP070組態，特點是可靠性極高，且是西門子產品，組成通訊網絡方便，雖畫麵尺寸小
，但係統沒有複雜的控製畫麵，足以滿足要求。

PLC是shi核he心xin部bu件jian
，作zuo為wei一yi個ge極ji其qi重zhong要yao的de關guan鍵jian設she備bei，決jue定ding係xi統tong的de功gong能neng，適shi用yong性xing，安an全quan可ke靠kao性xing和he價jia位wei。需xu要yao考kao慮lv的de其qi他ta因yin素su也ye有you很hen多duo，有you技ji術shu性xing能neng

，硬ying件jian的de可ke靠kao性xing
，編bian程cheng軟ruan件jian和he軟ruan件jian成cheng熟shu的de程cheng度du等deng。先xian前qian有you一yi種zhong考kao慮lv
，認ren為weiS7-200係統也可以
，費用低，且以前有先例。經現場考察，完成這樣一個龐大而複雜的項目
，S7200確實有勉強的感覺。經過認真調研和周密思考，考慮到該係統IO點(dian)量(liang)大(da)
，調(tiao)速(su)和(he)順(shun)控(kong)都(dou)很(hen)關(guan)鍵(jian)，控(kong)製(zhi)速(su)度(du)要(yao)求(qiu)快(kuai)速(su)反(fan)應(ying)，同(tong)時(shi)也(ye)考(kao)慮(lv)到(dao)大(da)型(xing)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)的(de)檔(dang)次(ci)問(wen)題(ti)，以(yi)及(ji)機(ji)械(xie)行(xing)業(ye)的(de)選(xuan)型(xing)習(xi)慣(guan)和(he)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)性(xing)，最(zui)終(zhong)選(xuan)擇(ze)西(xi)門(men)子(zi)S7-300PLC作控製係統。

驅動器和變頻器基於上述同樣的原因，選擇西門子係列產品。可方便地通過有關電機的參數，力矩特性，調速特性等有關設置，用AO模塊輸出的＋/－ 0－10V信號控製轉速和正反轉。AI模塊則是為采集放料和收料微調模擬信號命令而設

，便於運行時人工對跟蹤轉速進行微調。

主傳動轉速不同拉製工藝要求嚴格準確
，電機主軸配編碼器
，信號除供驅動器引用外，同樣引至PLC測量轉速，因而配高速計數模塊FM350。

張力編碼器由6個接近開關組成
，占用6個DI口。

整個係統由4台控製櫃和三個操作箱組成。操作箱麵板有大量旋紐開關，信號燈，蜂鳴器及人機界麵等。控製櫃前麵板有電流電壓表、控製開關、信號燈等
，櫃內安裝PLC
、模塊、繼電器、開關電源
、變壓器、電磁閥電源、小型斷路器等。硬件品質對整體設備可靠性有重大影響，必須堅持選擇有認證的優質產品。選擇有ISO認證的廠家通過OEM形式整體製造控製箱
，控製櫃。隻有從整體製造的各個環節嚴格把關，才能打造設備整體的可靠性。

四、控製係統功能及要點

     控製係統的各種功能，完全是圍繞設備的主要工序而進行。由於性能眾多
，僅能擇其重點介紹。

1.  係xi統tong的de順shun序xu控kong製zhi功gong能neng。如ru前qian所suo述shu，整zheng個ge自zi動dong工gong序xu，由you銅tong管guan打da頭tou
，穿chuan入ru模mo芯xin，電dian機ji啟qi動dong開kai始shi，到dao管guan尾wei拉la出chu模mo芯xin
，電dian機ji停ting止zhi
，設she備bei各ge複fu原yuan位wei。這zhe是shi一yi個ge典dian型xing的de以yi時shi間jian為wei基ji礎chu，以yi各ge個ge環huan節jie檢jian測ce執zhi行xing為wei條tiao件jian
，一yi步bu接jie一yi步bu，一yi環huan扣kou一yi環huan
，環huan環huan相xiang扣kou的de順shun序xu控kong製zhi。將jiang全quan部bu生sheng產chan過guo程cheng分fen成cheng五wu個ge大da的de工gong序xu，每mei個ge工gong序xu中zhong又you由you若ruo幹gan小xiao工gong序xu組zu成cheng。嚴yan格ge的de步bu進jin程cheng序xu結jie構gou，保bao證zheng步bu序xu的de唯wei一yi性xing。不bu同tong的de步bu序xu編bian程cheng為wei各ge不bu相xiang同tong的de功gong能neng塊kuai或huo子zi程cheng序xu
，按an時shi間jian和he條tiao件jian形xing成cheng的de各ge個ge工gong序xu，調tiao用yong有you關guan的deFC/FB功能塊或子程

，分別控製各電機速度
，協調不同的液壓缸動作
，完成需要的工藝功能和安全功能。

2.  xitongshiyigeyizhuchuandongsuduweizhongxindezhuansusuidongxitong，yaoqiushouxianzhuangzhihefangxianzhuangzhinenggousuishidongtaigenzongjuantongsudu。shouxianzhuangzhiyouyuyujuantongchuyushangxia，zhuansuyujuantongdadaoyizhijike。fangxianzhuangzhizhuansugenzongshaofuzayidian。lazhitongguan，genzongdejichushixiansuduyizhi。zhuansuyujuantongyingjibendadaoyizhi，dantongguanjinglazhihoubianxiyanshenbianchang，erbutonggongyitiaojianxia，yanshenlvbingbuyizhi，shiwentifuzahua
，jinkaozhuansuhexiansudubuhaojiejue。yineryinruzhanglifankui，dongtaijiancezhangli，buduanxiuzhengfangxiandianjidezhuansu
，shizhidongtaidiyuzhujuantongxiansuduyizhi。gaishebeizhanglifankuijiegoushiyoududaozhichu。zai機械結構上，銅管由於鬆緊不同
，橫向擺動的不同位置
，設置6個檢測點，分別代表了銅管張力的大小，可作為一個數字張力編碼器，經程序判斷和處理
，作出張力反饋

，調整轉速。用S7-300編程實現上述功能，采用結構化程序模式，條理清晰，可讀性強。三個電機的轉速給定，考慮到電機轉速
，傳動減速比等，有一個固定的計算比例，通過一個FBgongnengkuai
，wanchengzhuansuyunsuanhebiyaodexiuzheng
，zuihouzhijieyinyongjieguo。suduweitiaoshiduizidongzhuansugenzongdeyigebuchong。tongguowaibuduoquandianweiqidedianweigeidingkongzhi，jingA/D轉換被PLC采集
，疊加於收線轉速和放線轉速，進行微量修正。同樣的張力反饋信號，也疊加於放線轉速進行轉速微調。

3.    用yong編bian碼ma器qi和he高gao速su計ji數shu模mo塊kuai配pei合he，檢jian測ce主zhu傳chuan動dong轉zhuan速su。在zai不bu同tong工gong藝yi條tiao件jian下xia，拉la料liao的de速su度du是shi一yi個ge重zhong要yao的de控kong製zhi參can數shu。高gao速su計ji數shu模mo塊kuai的de使shi用yong有you特te殊shu性xing
，不bu同tong於yuS7-200的高速計數。需要在STEP7中進行硬件組態。同時安裝FM350-1suodaideruanjian，fuzhiyouguandekuaijinruzijidexiangmu。cishichuxianjishuqishezhitubiaohesuozengjiashengchengdegongnengkuaijishujukuai。tongguoshezhi，dingyijishuqigongnengweizhuansuceliang，tongguobianchengtiaoyong
，zuizhongzaisuodaishujukuaizhongdedaozhuansudeceliangzhi。yidanzhangwohou，yongqilaifanerfangbian。

4. 調試是一個非常重要的過程

，也是一個不斷發現問題
，解決問題的過程。現場未能安裝之前
，連接PLC,下載程序，即可調試大部分程序。STEP7tigongxiangdangwanshandetiaoshishouduan，yongtixingtufangshi，xuanzezaixianjiankong
，qiangzhibianliang，kehenzhiguandikandaochengxuzhixingqingkuang。kesuishixiugaichengxuzaishi。zhenduangongnengzaitiaoshiguochengzhongtebieyouyong
，fashengyixieyiwaiqingkuang
，zhaobudaoyuanyin，tongguozhazhenduanhuanchongquxinxi，yibankehenkuaizhachuyuanyin。S7-300特有的仿真軟件PICSIM,非常適合前期的工程調試，沒有PLC 也可照常調試。利用PLCSIM,模(mo)擬(ni)設(she)置(zhi)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)變(bian)量(liang)值(zhi)，使(shi)程(cheng)序(xu)調(tiao)試(shi)和(he)尋(xun)找(zhao)問(wen)題(ti)變(bian)得(de)容(rong)易(yi)，提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)。先(xian)前(qian)的(de)預(yu)調(tiao)試(shi)使(shi)現(xian)場(chang)調(tiao)試(shi)格(ge)外(wai)順(shun)利(li)，由(you)簡(jian)到(dao)繁(fan)，由(you)外(wai)到(dao)內(nei)。到(dao)現(xian)場(chang)後(hou)，在(zai)有(you)經(jing)驗(yan)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)配(pei)合(he)下(xia)，步(bu)步(bu)為(wei)營(ying)
，進(jin)展(zhan)迅(xun)速(su)。由(you)於(yu)有(you)實(shi)物(wu)動(dong)作(zuo)參(can)照(zhao)
，時(shi)間(jian)設(she)置(zhi)、動(dong)作(zuo)有(you)無(wu)，十(shi)分(fen)明(ming)顯(xian)，程(cheng)序(xu)對(dui)照(zhao)修(xiu)改(gai)
，線(xian)路(lu)錯(cuo)誤(wu)更(geng)正(zheng)也(ye)十(shi)分(fen)順(shun)手(shou)。轉(zhuan)速(su)調(tiao)試(shi)是(shi)在(zai)加(jia)料(liao)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)行(xing)
，三(san)個(ge)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)給(gei)定(ding)比(bi)例(li)，通(tong)過(guo)多(duo)次(ci)試(shi)驗(yan)修(xiu)正(zheng)
，確(que)定(ding)數(shu)據(ju)。速(su)度(du)微(wei)調(tiao)和(he)張力反饋經過精心調試，達到最佳效果。當一盤40×8MM的銅管，拉成8盤6×0.4MM的盤管時,符合驗收條件，整個調試過程結束。生產場景見圖4。

                      圖4

五
、係統總結及廠方評價

自2005年11月份投入使用，至2006年9月，係統曆時10月yue的de長chang期qi連lian續xu不bu間jian斷duan的de運yun轉zhuan，項xiang目mu獲huo得de該gai廠chang上shang下xia一yi致zhi好hao評ping，深shen得de一yi線xian操cao作zuo人ren員yuan喜xi愛ai。該gai項xiang目mu使shi企qi業ye設she備bei更geng新xin換huan代dai

，提ti高gao了le關guan鍵jian設she備bei的de自zi動dong化hua水shui平ping，操cao作zuo水shui平ping和he工gong藝yi水shui平ping上shang了le一yi個ge新xin台tai階jie。由you於yu運yun行xing安an全quan穩wen定ding可ke靠kao，使shi用yong方fang便bian

，適shi應ying性xing強qiang，銅tong管guan品pin質zhi提ti高gao
，銅tong耗hao下xia降jiang，效xiao率lv提ti高gao，全quan廠chang獲huo得de重大進步
，而且創出高效益。

六、應用體會

 通過這一項目全過程的反複實踐及調試，對S7-300 PLC性能特點有了更為深刻的認識。

1．S7-300 PLC硬件可靠
，安全實用，擴展模塊齊全
，功能強大，性價比高，氣派，因此更適合機械行業配套。

2．jiegouhuachengxumoshi，chengxujiegouqingxi
，jingjian，yidu，bianchenglinghuo，nengqingsongshixiandefuzadegongneng。duozhongbianchengyuyan，duozhongzhongduan，duozhongteshugongnengmokuai
，shujukuai，xitongkuai。zhexiedutedexingnengweiyibantongleiPLC所不具備，因此編程更加得心應手。

3．具有交叉參考表，符號表

，數據表，狀態圖，強製功能，診斷功能，斷點功能
，PLCMIS等工具，調試極為方便

，程序執行過程可視化。 因此有利於測試程序，糾正錯誤，提高效率。

4．本次調速沿用傳統模擬形式，硬件功能沒能充分發揮。如果采用PROFIBUS-DP通訊形式＋DP通訊板
，控製驅動，硬件更精簡，係統更合理。