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PLC技术在液压上顶栓数字控制系统中的应用

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在当前的情况下,对密炼机的重要组成部分- - 上顶栓的控制大多采用液压系统、比例伺服阀并配合设定值与缓冲卡、压差/流量控制卡和放大卡等的方式来实现的。采用这种传统的继电器-接触器控制方式的缺点在于:接线工作量大,工作环境比较恶劣,可靠性也差。-旦某个环节出现故障,停工检修时间长,严重影响正常生产。l 为提高系统工作的控制精准度,本文将论述的液压上顶栓数字控制系统采用 PLC取代原有的设定值与缓冲卡、压差/流量控制卡,以实现对上顶栓运动的 自动控制。采用 PLC的控制系统不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算和数据处理等功能,而且可以通过输入/输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系,从而实现生产过程的自动控制。

本液压上顶栓数字控制系统由人机界面和s7-200 PLC系统两部分组成,其中PLC系统除了要对整个过程进行控制,还负责通过 RS485串口通信电缆与触摸屏进行通信,接受操作者发出的命令,完成对压力和流量的控制。 人机界面主要完成参数的设定和-些数据的监控,从显示屏上可以监控到上顶栓压力设定值和实际压力值、上顶栓先导阀的给定、先导阀和比例阀工作时阀芯的实际位置、有杆腔和无杆腔的实际压力值;在显示屏上还可以进行传感器的校定、设定的校定、显示值的校定、上顶栓速度控制的整定,以及上顶栓压力控制的动态参数整定。本系统的主要功能有:1.压砣迅速移动的同时对设备不产生冲击,提高生产效率;2.系统压力无级调整,广泛地适应工艺要求;3.压砣任意位置停止,方便生产和维修;4.压砣浮动,提高生产效率。

-、 系统构成本控制系统采用西门子 S7-200 PLC-套、TP178触摸屏-台、063板及卡架各-块。选用本系统主要考虑到如下几个方面的优势:属于数字量控 制方式;压力控制范 围小,仅为 0-[收稿日期]2013-01-15[作者简介]王丽艳 (1970-),女,辽宁沈阳人,工学硕士,大连职业技术学院副教授。

· 57·厦门城市职业学院学报 2013正6.0kgf/cm;系统稳定性好,无温漂现象;抗干扰能力强,不需要防静电措施;系统简单 ,无需修改程序,只需在触摸屏上设定参数即可适应多种使用要求,-般电气人员即可调试;正常调试时间小于4小时,与变频器、直流调速装置调试类似;易于维护。

-)PLC的选择本控制系统采用西门子 s7-200 PLC,主要考虑到西 门子该 系列 的 PLC采 用组态 软件WinCC flexible,编程较为灵活快捷,可实现各种诚的检测及控制。且其功能强大,无论是独立运行还是连成网络,都能实现复杂的控制功能,满足各行各业控制系统的使用要求。3(二)触摸屏的选择上爰柱压跎5.IiK-TP178 micro触摸屏为 STN液晶显示,蓝色模式,尺寸 5.7英寸,分辨率 (宽 ×高,象素)320 X 240,背景光的平均亮度寿命(25℃)大约 50000小时,显示范围的有效显示区域为 115.18 mm x 86.38 mm。操作员控制触摸屏和6个附加功能键,进行数字输入或字母输入。用户数据可用内存 1MB,RAM (SDRAM)8MB,接口RS485与控制器连接。系统安装时,触摸屏作为上位机,西门子 S7-200PLC作为下位机。

二、系统基本功能(-)密炼机上顶栓部分液压控制原理图 1 密炼机上顶栓部分液N/!i,tl[]密炼机上顶栓液压系统工作原理如图 1所示 :恒压变量泵5通过吸油过滤器 2吸油,经过· 58·精滤器 8给蓄能器 23充油,同时把液压油送入上顶栓油缸。电液比例阀 l3置于左位、两位四第 2期 王丽艳:PLC技术在液压上顶栓数字控制系统中的应用通电磁阀的电磁铁 2DT得电,插装 阀 14被打开,恒压变量泵与蓄能器同时向上顶栓压砣油缸无杆腔进油,上顶栓快速上升;上顶栓下降时恰好相反,只有蓄能器向上顶栓压砣油缸有杆腔送油,但是由于压砣的自重及差动连接,使得上顶栓仍可快速下降。

(二)控制系统硬件组成框图控制系统硬件由可编程控制器 PLC、模拟量输入 (A/D)拈、模拟量输出 (D/A)拈、智能 PID调节拈、放大器、压力传感器和先导比例伺服阀组成,结构如图2所示。PLC根据设定值计算出流量大型压力偏差,经过 D/A模块转换成模拟量,然后由智能 PID调节器根据设定输出至放大器,放大后的流量和压力信号控制先导比例伺服阀的开启大型方向,从而控制上顶栓的运动速度、方向和压力,并使其稳定在设定值。[ ]图2 控制系统构成(三)系统运行及操作功能旋动操作箱上的电源开关后,操作箱电源接通,PLC运行灯点亮,PLC进入运行状态,063控制板电源灯点亮 ,电源电压低指示灯 (UB)熄灭,传感器反馈故障指示灯熄灭,这表明063板运行正常。触摸屏通过 自检后,触摸屏上的com指示灯高速闪烁,表明触摸屏与PLC通讯正常。触摸屏启动完毕首先进入主页。

1.主 画 面由触摸屏显示的操作主画面如 图 3所示,上顶拴阀开口”指示的是系统对 063控制板的给定信号,此参数是用百分数的形式进行显示的,±100%对应 ±10V电压信号,可以通过测试端子8P和 8P-进行测量。 压力控制”当显示 参与”时表明系统进行压力控制,进行压力调整;当显示 不参与”时,系统不进行压力调节,只进行流量控制,压砣压力是系统压力。实际压力”显示的是有杆腔 (PB)和无杆腔 (PA)的压强差。 设定压力”显示的是系统的设定压力值。在此画面中按压功能键 F1便可进人操作 参数选择画面”,画面显示如图4所示。

2.操作参数选择画面在此 参数选择”画面中按压 F5键可以返回到上-画面,按压 F6键进入到 主画面”,按压 F1键进入到 流量参数设定”画面,画面显示如图5所示。

图3 操作主画面· 59·厦门城市职业学院学报 2013正[2]Global Higher Education.Branch Campus Listing(Updated March 7,2013)[EB/OL].[2013-03-28].htp:///branchcampuses.php。

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[责任编辑:郭常斐](上接第6l页)系统压力投入控制的时机;过程差值大”,此参数决定了系统的抗扰动范围。按键 压力参与控制”,当此键被按下时,此按键将会变为压力不参与控制”,当按键显示压力参与控制时,表明系统具有压力调节功能;当此按键显示压力不参与控制时,表明系统不具有压力调节功能。阀零点”,此参数可以校定阀和放大板的零点。中位时间”,此参数决定压砣浮动功能上升的时间,如果时间设定的长,则压砣将会升起的位置比较高,然后落下;如果时间设定的短,则压砣升起的位置较低,然后落下。

三、结束语本控制系统采用 PLC控制,系统中的 PID参数、流量参数等都可通过触摸屏进行设定和修改,不但可以适应不同的环境需求,还可有效地提高工作的可靠性。本系统功能齐全、运行效果稳定可靠,可以单独运行,也可与主控系统联网运行,为远程控制提供了方便。本系统中 s7-200PLC的采用使得调试过程中的难度和工作量大大降低,在提高工作效率的同时也降低了元件损坏的概率,保证了设备长期稳定的运行,可以明显地节约系统运作和维护的资金。

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