西门子S7-200在KYS-1500/50型打捆机中的应用

摘要：本系统采用西门子S7-200系列PLC设计的电气控制系统，成功的实现了打捆机系统的自动控制，满足了生产的工艺要求。

关键词：S7-200  PLC  打捆机  钢卷  HMI

1、引言

热带卷全自动打捆机是集机电液压于一体的全自动捆扎包装设备。由于打捆机的设计与制造难度较大，我国钢卷自动化打捆机设备一直依赖国外进口，无法满足热轧带钢在700°C高温下连续包装生产、钢材工业现代化生产和国际市场的包装运输及安全要求。改变钢铁企业目前的生产状况，提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

2、KYS-1500/5D型自动打捆机的构成：

打捆机是由机、电、液压三部分组成：

机械系统：钢卷输送机构、钢卷旋紧机构、捆扎旋转头k头、送丝机构、捆丝压紧机构、剪切机构组成。

电气系统：控制柜、PLC（可编程序控制器）、HMI（人机界面）、电缆、检测元件。液压系统：液压站、液压电机、液压缸、电磁阀。其中电气系统是整个设备的控制系统，机械系统为设备的支撑系统，液压系统为设备的执行机构系统。

3、电气控制系统设计

3-1 电气控制系统的硬件设计： 

基于设备的控制系统所需的I/O量，程序的设计及数据的存储，故障的诊断多方面的需要的，电气控制部分选择了S7-200系列PLC中的CPU226。它集成了24输入/16输出， 具有脉冲捕获，单相、两相计数功能，2个RS-485通迅接口，支持PPI和MPI的网络联接方式，它最多可以扩展7块I/O模块，根据功能需要扩展了两块16路输入模块和两块8路输出模块。为了实现现场监护和设备工作的在线模拟，人机信息交流，采用了性价比较高的HITECH HMI触摸屏。

控制系统的电气方面：采用了24V直流电对液压缸、驱动电机和各液压阀的动作及方向的控制。由于所选  CPU226 型号不具有继电器输出功能，每个输出I/O点的电流最大不超过2A，而电磁阀、驱动电机的接触器等执行机构电流都超过这一电流限制。为了防止电流过大和驱动电路的短路对PLC造成损害，我们采用了继电器作为中间转换器件。由于继电器的线圈动作需要的电流较小，而它的主接线回路又可以承受较大的电流。从而使PLC控制继电器的动作来间接的控制电磁阀与驱动电机的动作，这即实现PLC的小电流输出对各电磁阀大电流控制的需要又起到了保护PLC输出点的目的。同时为了防止在工作中出现意外，系统中还配置了硬急停，当按下急停按钮时整个系统除了液压缸电机运行，其它的均处于当前位置并保持停止状态。

同时为了调试、维修及设备的维护，我们增加了手动／自动选择的控制方式。其工作原理为:当选择开关的控制旋钮旋转到手动控制时，允许手动操作控制继电器通断电，实现对系统各设备的控制，方便于对打捆机的初期的调试及后期的维护。当PLC程序检测到系统处于手动控制状态时，将不能执行设备的自动打捆程序。当选择开关的控制旋钮旋转到自动控制时，手动控制将失效，这时，PLC检测到系统处于自动控制状态，则运行自动打捆程序。

控制系统构成，如图（1）所示

图（1）

打捆机控制系统PLC及其扩展模块的I/O分配情况如图（2）所示。由图可知，在打捆机控制系统中，主要的检测元件有行程开关、限位开关、操作按钮、压力继电器和旋转编码器等。执行部件主要有钢卷输送电机、液压缸、液压电机、状态指示等。HMI触摸面板作为主要的显示、记录设备，用于参数设定、状态显示、故障检测、系统调试和数据记录等。减少了对PLC输人输出端口的需求。

图（2）