自动打包机PLC控制系统控制原理及功能

摘要：主要从控制功能、PLC系统、日常故障等几方面介绍了承钢引进的进口打包机系统。通过具体的说明,阐述了该设备在现代高线厂的重要作用。

1、引言

自动打包机是现代高速线材生产线特有的设备，它集机械、电气、液压控制为一体，动作准确，为现代化的线材生产线构筑了一道靓丽的风景线。

我厂的自动化打包机，是2004年9月从瑞典SUND - BIRSTA公司引进的PCH - 4KNB/5000P型打包机，于2004年底投入使用。该设备位于高线的精整区，对由P-F线的C型勾输送过来的水平盘卷（卷重800~2800Kg,外径/内径为61250/ 850mm）进行自动水平压实,并用打包线沿线卷方向成90°等分打四个平行接头。打包后的线卷最小长度大约为600mm,大大方便了盘卷的储藏、运输。

本文首先结合瑞典方面提供的外文技术资料及自己的理解，对自动打包机的自动化构成及动作过程进行介绍。然后根据近两年的现场维护经验, 对该打包机日常维护中出现的故障进行总结分析。

2、控制系统的硬件配置

打包机的PLC系统是由一套S7315-2DP和七套ET200S及一套E900组成,具体配置如图1。

PLC主站釆用西门子公司S7 - 300系列的CPU315-2DP,通过DP网与其它从站进行数据通讯，并进行数据处理。高速计数器模板型号为6ES7138 -4DA03- OABO,共7块，拥有脉冲编码器7个。其中,G1、G2分别为1#、2#压实车位置和速度反馈;G3为升降台位置反馈；1S18、2S18、3S18、4S18为送线装置的位置反馈。

3、控制系统软件配置 3.1、PLC 软件采用西门子的 STEP7 V5.2DESIGNER——V6.13 3.2、HMI软件釆用Beijer Electronics公司的E_图2为打包机的主画面。

 

(1)通过画面可以看到打包机各部分的基本状态。使用时只需通过画面边上的功能键即可进行相应操作和画面的切换,简单实用。

(2)具备调整功能，可对许多参数进行调整，例如压实力、升降高度等。

(3)可提供打包机的诊断信息，当打包机出 现故障时,该系统将显示有关的HMI画面。

4、控制原理及功能 4.1、液压系统

液压系统为打包机的核心部分,其工作的可靠性直接决定了打包机动作是否正常可靠，这其中油温控制就成为打包机液压控制部分的关键。本系统采用PT100作为测量元件，测量值直接送入8#站的模拟量输入模板的第一个通道PIW248。在PLC程序中，该温度值每5s检测一次，经过程序工程量化后传入数据块DB80中的DBWO。

油温的控制要求： a：油温T>65Y：报警并停泵 b：油温TN60T：报警但不停泵 c：油温T<20P：报警但不停泵 d：油温T<15Y：报警并停泵 e：油温T<30T：加热器启动 f：油温TN35幻：加热器停止 4.2、打包机主体

（1）升降台在単个液压缸的推动下,可沿垂直方向上下移动。实现压实、打包操作期间，支撑盘卷并使其对正中心的功能，动作共分两步。接近开关S1O（升降台初始位检测）、编码器G3 （检测升降台高度）。升降台的两次升降高度均可由画面更改。

（2）打包机的4套弯曲线道系统安装在2#压实车上，并由一根中心轴导向。打包机动作时，线道系统在液压马达的驱动下，向1#压实车水平移动。接近开关S13（线道最前位）、S14（线道初始位）、S15（线道向前减速位）、S16（线道向后减速位）。

（3）2#压实车依靠车轮在轨道中移动，支撑可移动线道系统。压实动作是由固定在轨道上的两个液压缸驱动。接近开关S6（2#压实车初始位）、编码器G2（2#压实车前进速度和位置）、光电开关S8（检测2#压实车进入待打包线卷区）。

（4）1#压实车与2#压实车结构相似,但其上 面装有4个送线机构,4个打包头。接近开关S3（l#压实车初始位）、编码器G1（1#压实车前进速度 和位置）、接近开关S12（检测线道闭合）。

送线机构主要由送线轮和导轮组成，通过液压马达驱动。接近开关S4（检测送线机构中是否有线）,编码器S18 （送线长度，控制送线/拉直捆线）。

打包头主要由扭结、剪切和夹紧机构组成。整个打包头可整体由送线位置S20（打包头初始位）移至打包位置。S1（扭结装置在扭结位），S2（扭结装置在送线位），S3（扭结是否结束），S5（夹紧机构中是否有线夹紧）。

4.3、打包过程

当带有盘卷的钩子停在打包机中心线位置，定位夹紧器闭合锁定，并发出信号启动打包机的工作循环：

（1）线架电磁阀得电，气动抱闸打开；

（2）1#、2#压实车在液压缸的驱动下同时向 盘卷移动。同时,升降台提升；

（3）1#、2#压实车压实盘卷的同时线道系统 闭合；

（4）送线机构送出捆线；

（5）当捆线经过S4时,编码器S18开始记 8700个脉冲，当线经过S2后,再记395个脉冲，并且开始减速，一直到捆线夹紧位，线被夹住不动；

（6）捆线拉紧并将剩余的捆线送回线库；

（7）完成扭结，剪切装置切断打包线；

（8）线道系统后退；

（9）线道系统和压实车返回初始位。同时升降台下降至初始位，打包好的盘卷挂在C型钩上。

对于最大盘卷整个过程大约32S。

5、安全防护装置

4KNB型打包机在安全方面借鉴了以往的经验，采取了一系列手段，保证了设备的安全运行。

（1）操作台设置了检修用钥匙开关,当此开关被按下并拔下钥匙后，则主操作台不能进行操作。

(2) 四个送线机构上的机旁箱均设置急停按钮。

(3) 一个便携式操作箱，维修时可用来操作打包头，此时，主操作台上的一切操作都被禁止。只有当操作箱插入主操作台插座时，主操作台才能进行操作，否则，主操作台上除紧急停车指令外，其它指令都被锁定。

6、日常故障分析见表1

  7、结束语

打包机自瑞典SUND BIRETA引进以来，虽然在使用中也曾出现过许多问题，但基本上满足了当初的合同要求，平均扭结失败率小于0.4%，扭结抗拉强度大于原线材抗拉力的92%。系统采用S7-300与E900相结合的DP网通讯方式，控制精度高，可靠性强，同时增强的系统自诊断功能，方便了维护，提高了设备作业率。

审核编辑：黄飞