西门子PLC在水平母线铸造机控制系统中的应用

朱红梅，潘美君

（青海省工业职业技术学校黄河鑫业有限公司，青海 西宁 811600）

0 引言

SHF/PZJ.00型水平式连续铸造机是电解铝厂母线、阳极导杆铸造生产的专用设备，该设备技术先进、结构紧凑布局合理、自动化高、铸造、切割一机完成，整机运行平稳、性能优越，适用于各种规格的铝母线及阳极导杆的铸造生产作业。且具有操作简单、外形尺寸标准、制品外表面平整光洁、效率高节省人力物力等特点。

1 水平母线铸造机工艺流程及控制要求

1.1 工艺流程

混合炉内铝液通过溜槽流入中间包内，铝液通过中间包溜口自由流过结晶器后进入拉坯牵引头，此时打开冷却水将铝液凝固，同时打开拉坯机电机开关，慢慢调节拉坯机速度，注意拉坯速度应与制品结晶速度相匹配，待铸造正常后再慢慢加快速度和冷却水量，达到正常铸造速度，最后经过锯切制成成品。

生产工艺过程如图1所示。

图1 生产工艺流程图

1.2 控制要求

1.2.1 设有手动，自动两种工作方式。

手动工作方式:用于对某一机构进行操作，并用于自动工作方式前协调各部动作;自动工作方式:用于对整个生产线的自动操作。

1.2.2 设有急停开关

在两个操作盘C1、C2上设有生产线急停开关，在生产线出现故障时，能在任一部位实现生产线急停。

1.2.3 设有信号指示及报警装置

在C1，C2操作面板上均设有运行状态指示灯，并在C1和C2操作柜内设有电笛报警装置，当生产线急停时（任一急停按钮按下），电笛均会鸣叫报警，通知各岗位操作人员注意和处理。

2 控制系统硬件配置与接线

［1］可知，水平母线铸造机控制系统主要由PLC、变频器、触摸屏HMI组成。硬件系统主要包括电源模块、CPU模块、触摸屏、继电器等。控制系统部分接线图如图2。

（1）系统控制采用西门子S7－200PLC系列CPU224。

（2）触摸屏采用西门子公司的人机界面6600C─SB触摸屏1个。

（3）电源模块:PS307输入240 VAC/输出24 VDC，4 A，供其他模块使用。

3 系统控制过程

3.1 水平母线铸造机运行控制

图2 控制系统部分接线图

图3 母线铸造机运行控制流程图

图4 水平母线机锯切部分控制程序图

水平母线机控制流程图如图3。水平母线铸造机设备组成由引锭头、拉坯机、同步锯切机、成品料架、冷却系统、气动控制系统、电气控制系统等所组成。水平母线铸造机分为拉坯机和同步锯两个主要控制过程。混合炉内铝液通过溜槽流入中间包内，铝液通过中间包溜口自由流过结晶器后进入拉坯牵引头，此时打开冷却水将铝液凝固，同时打开拉坯机电机开关，慢慢调节拉坯机速度，注意拉坯速度应与制品结晶速度相匹配，待铸造正常后再慢慢加快速度和冷却水量，达到正常铸造速度。制品拉出正常后，待引锭头进入拉坯机1号压辊之前，升起1号压辊，等到引锭头位置走过1号压辊后再压1号压辊，待引锭头位置走到拉坯机2号压辊之前也按照1号压辊步骤操作。待引锭头拉杆进入同步锯位置时，升起同步锯压板，待引锭头拉杆和引锭头都走出锯片位置，并把锯片位置调整到锯切位置，压下压板，启动锯切电机，并打开冷却液泵，使冷却液喷到锯片上，再启动进锯电机，慢慢调节进给速度（即进锯速度）直到锯切正常位置。铸锭头锯完后，关掉冷却液泵，关掉锯片转动电机退回锯片，锯片复位，松开压板，小车复位，根据所需铸锭长度，进行下一次同步锯切作业。

（1）拉坯机的主要作用

拉坯机采用变频调速电机减速机驱动，可满足不同规格的铝母线及阳极导杆的铸造速度，可实现0～250 mm/min调节，链条采用双翼链板大大提高了承载能力，运行更加平稳。采用多层胶质压辊，具有一定弹性，即可保护设备同时也能保证足够的压紧力，为拆卸方便将压辊设计为分体组合式，可随时更换损坏压辊，降低使用成本提高工作效率。

（2）同步锯的主要作用

同步锯切机由轨道支架、行走小车、带锯片进给装置、锯切装置、压紧装置、自动返回驱动系统组成。小车可在轨道支架上沿母线铸造方向自由行走，锯切装置全部放置在小车上部的平台上，从而实现了同步锯切的功能，实现了进给和退回速度可调，压紧装置，性能可靠压紧力大，实现了不同规格在同一平台操作的要求，锯切结束后同步锯小车自动返回初始位置，提高了设备的自动化程度。

3.2 系统软件控制

由参考文献［1－2，4］可知，根据水平母线铸造机的控制要求，按照不同的功能要求把程序分开来，在主程序加一调用。对控制功能相同的一类设备进行模块化编程，在程序中需要反复调用，模块化设计使程序的调试和维护简单方便，并使软件具有良好的可移植和可扩展性。水平母线机锯切部分控制程序如图4所示。

4 结束语

由参考文献［3，5－6］可知，水平母线铸造机控制系统运用了成熟的PLC技术、网络通信技术。采用软硬件结合，较好的解决了母线铸造机系统中出现的问题。针对用户来说本系统可靠性高，容易设置，操作简单。软件编程简单清晰容易读懂，它还有足够的模块选择可以满足实际生产的需要。因此通过采用先进的自动化技术能大大提高生产效率、降低设备故障率、节约企业生产成本等优点。

参考文献：

［1］陈瑞阳，席魏，宋柏青.西门子工业自动化项目设计实践［M］.北京:机械工业出版社.

［2］崔坚.西门子S7可编程序控制器—STEP7编程指南［M］北京:机械工业出版社，2007.

［3］崔亚军.可编程控制原理及程序设计［M］.北京:电子工业出版社.

［4］吴作明，杜明星.深入浅出西门子STEP7［M］.北京 :航空航天大学出版社，2012.

［5］廖常初.S7－300/400PLC技术应用［M］.北京 :机械工业出版社，2007.

［6］吴作明.PLC开发与应用实例详解［M］.北京 :航空航天大学出版社，2007.