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S7-200CN PLC及EM253位控模块在拉弯矫直机上的应用

   日期:2013-03-23     来源:工控之家网    作者:工控之家    浏览:29    评论:0    
摘要:在当今有色金属价格起伏不定的市场竞争中,产品质量和档次的提高尤为重要。在铜加工行业,铜板带的板形和性能的均匀,除在轧制和退火工序中控制外,还需通过拉弯矫直机进行处理,以达到最佳性能,使产品能占领市场。拉弯矫直机的原理是:通过多次的拉伸和弯曲,使铜带内部组织重新分布,应力释放,改善了板形同时使应力分布均匀,达到提高产品性能和质量的目的。我公司通过引进的拉弯矫直机的使用和设计理念的消化,自行设计、加工和制作了满足自己生产需要的拉弯矫直机,生产使用情况不错,应该是一次较成功的改造。从而在制造成本大大降低的情况下代替了进口设备。控制系统采用西门子的S7-200模块进行控制,TD400C文本显示器作为操作和显示。 

关键词:代替进口、板形、定位

1、机械结构示意:

    上牌坊可整体翻转,以便擦洗和更换辊子,并可调节倾斜度。下牌坊通过蜗轮蜗杆升降机带动可在导轨上上下移动,入口和出口分别有一个,对入口和出口的开口度进行调节,也就是调节下矫直辊相对上矫直辊辊缝的大小,从而改变铜带的弯曲程度,调节量由伺服定位完成。下辊中还安装有契型调节块,对局部板形进行微量调节,通过位移传感器反馈其实际调节位置。

2、控制系统的硬件构成示意如下:

    采用西门子S7-200的CN产品,并利用定位模块去控制交流伺服驱动器,实现交流伺服电机的精确定位。EM235模块采集位移传感器的反馈信号,实现契型调节量的控制。三个契型调节使用三台交流电机进行驱动,并用一台交流变频器同时控制这三台电机的转动速度。

3、系统的设计思想:

    以CPU224XP CN作为控制系统的处理核心,充分运用其提供的一些特殊功能模块,实现伺服定位和位移数据的采集,并利用带双排功能键的文本显示器TD400C进行操作和监视数据、设定参数、故障报警等。

    A)定位模块EM253提供了多种形式脉冲输出驱动功能,可方便地驳接多种驱动装置,实现定位和步进控制;其最大脉冲输出频率可达200KHZ,可实现精确的定位,由于此项目中需控制2个伺服驱动器,因此采用两块定位模块进行控制。利用编程软件中位置控制向导可方便地配置位控参数和变量,无需复杂的编程,它提供了手动控制的速度模式、绝对的或相对的位置模式、当前定位数据的重置、运动轨迹的预置、机械间隙的补偿等功能。

    B)模拟量模块EM235具有四点输入和一点物理输出通道,都可接电流或电压两种输入/输出信号,三个位移传感器输出4~20mA的模拟信号,只需一块模拟量模块就可以了。

    C)文本显示器TD400C提供了双排8个按键和四行显示,按键的排列可方便地实现设备的启停、升降、进退等操作,此文本显示器可显示80个不同的画面,在不同的画面中又可定义不同的按键功能,使按键个数得到极大的扩展。编程软件中也提供了文本显示向导,可对显示画面和按键变量进行定义,在编程时可方便地实现所需功能。

4、系统的控制思想:

    1)本系统采用无按钮操作和无指示灯显示的形式,而利用TD400C文本显示器进行操作和显示。共设有3个操作及状态画面、1个参数设定画面、3个数据校正画面(工程师画面)和7个故障画面(根据故障情况自动弹出)等。其面板提供的上下方向键进行翻屏,切换画面。在不同的操作画面中F1、F2、F3、F5、F6、F7按键执行不同的操作控制,并有相应的状态数据显示,操作非常方便透明。

    2)两块定位模块EM253发出脉冲信号分别控制两个伺服驱动器,并可实现正反控制。通过已知的机械传动比、伺服电机每转的脉冲数、电子齿轮比等数据可计算出脉冲数与实际位置数据间的当量关系。旋转脉冲编码器通过高速计数器HC0功能计数,可对倾斜位置进行检测。编码器安装在倾斜调节电机的端轴上,经过换算可得到实际倾斜量(毫米)。

    3)在辊系调节画面中,按键F1、F5和F2、F6分别控制入口和出口辊系的手动升降;F3、F7控制辊系倾斜的调节;F4、F8分别命令辊系位置进到零点和穿带位置。

    4)在板型调节画面中,按键F1、F2、F3和F5、F6、F7分别控制三个契型块的升降调节,并通过模拟的位置传感器检测位移量,换算后进行显示。

5、系统的控制特点

    ●CPU224XP CN具有很强大的处理功能,可实现各种中小型化的控制,CN为国产化的设备,其在功能没有任何变化的情况下,只有价格比进口的便宜,大大提高了产品的性价比;

    ●EM253提供的脉冲信号,最大速率为200KHZ,可以满足几乎所有的伺服系统控制;

    ●TD400C所提供的按键和文本显示功能,既方便了操作,又使操作界面变得非常透明,同时节约了大量的操作按钮、仪表和PLC输入输出模块

    ●编程软件提供了特殊模块的指令向导,可以非常方便地使用,无需复杂的编程过程;

    ●系统硬件体积小,只需一个小小的控制箱就能实现如此复杂、精确的控制。

主要参考文献:

1.西门子S7-200系统手册
2.TD400C 使用手册

 
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