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摘要：850t冷剪機電氣控制系統為集中式控制系統，PLC完成對現場設備的控制，由上位機完成工藝上所要求的參數設定和工藝參數的狀態顯示。上位機與PLC之間采用工業以太網通訊完成數據交換，通訊協議為TCP/IP以太網絡通訊協議，通訊速率為100M。分別可以在操作臺和上位監控計算機兩處進行操作，控制系統可以運行在手動和自動兩種模式下。

關鍵詞：集中式 PLC 上位機 以太網通訊

1前言

850t冷剪具有把已冷卻的棒材切分為用戶所需的定尺成品功能。剪切是通過刀刃的往復運動來實現的，下剪刃是固定的，上剪刃裝在偏心軸驅動的可以移動的滑板上，通過偏心軸的轉動，實施剪切的動作，該剪切機可以達到高精確的剪切長度和良好的切邊效果。

2各機構運行說明

2．1切頭及分段剪切待剪切坯料由剪前輸送設備運送到剪機入口，需切頭料由對齊擋板齊頭后，壓緊輥機構得到下壓信號，壓緊輥機構動作(氣動壓下)，同時將對齊擋板收起，冷剪制動器制動打開，主傳動機構中的空氣離合器方可閉合，主傳動電機驅動飛輪齒輪及曲軸剪切機構實施剪切動作，剪切完成后曲軸直聯的兩組接近開關發出信號“1”使壓緊輥機構及壓板升至高位，并控制電磁閥打開空氣離合器，信號“2”閉合空氣制動器，將曲軸及剪刃鎖定至待機高位，剪刃高位接近開關得到信號，即表示剪機完成一個切頭剪切動作周期。而分段剪切動作信號則來自定尺機返回的信號，其動作程序同切頭相同。

2．2料尾撥出機構當剪切的坯料進行至尾部時，定尺剪切后留中剪機入口側的料尾，通過手動操作控制電磁閥發出信號，啟動掃尾裝置(油缸)使刮板機構動作，將料尾撥入料箱收集，撥料動作完畢(油缸)回程使刮板回轉升至剪切輥道臺面上方等待下一批料的到來。

2．3剪刃快速更換及鎖緊裝置該裝置采用彈簧鎖緊液壓打開方式，并配備有多工位的剪刃更換小車，可直接將推出的上下剪刃存放車上，同時將刃磨好的上下剪刃快速裝入，以達到快速更換剪刃的目的，液壓系統動力由液壓站提供［1－2］。

2．4中間溜槽機構及廢料收集中間溜槽裝置采用由氣缸驅動可開閉的閘板機構，在廢料收集箱盛滿時可關閉溜槽閘板，溜槽料倉暫時收集廢料頭尾，位于下部的廢料車通過導軌及卷揚驅動至吊裝位由天車吊出，更換料斗后反向運動至接料位后，開啟溜槽閘板，廢料落入料斗，溜槽閘板，廢料車接料位吊裝位均有開關控制。

3動作順序框圖

剪機的初始狀態是指:剪機通電，通氣;電機，飛輪，冷卻風機正常運轉;壓料裝置均處于高位;廢料頭推出油缸處于回縮狀態的待機位;氣動系統正常，壓力不小于5.5kg/cm2(至剪機旁的氣源壓力);各電訊號通訊正常;上剪刃處于高位待機;制動器通氣工作(工作通路電磁鐵得電);離合器打開(閉合工作通路電磁鐵失電)，中間溜槽開啟溜槽閘板，廢料車停于接料位，設備上各部潤滑良好，各機構動作自如。圖1切頭、切尾、切定尺框圖4系統功能規格本系統的PLC選用STMATICS7-300系列［3］，是中高檔性能范圍的可編程控制器。采用模塊化及無風扇設

4系統功能規格

本系統的PLC選用STMATICS7-300系列［3］，是中高檔性能范圍的可編程控制器。采用模塊化及無風扇設計，堅固耐用，具有容易擴展和廣泛的通訊能力，容易實現分布式結構以及用戶的操作。PLC主機CPU采用Intel處理器，具有更—93—快的處理速度和更大的內存空間，模塊可帶電插拔，從而可簡化維護，增加系統的可靠性，而且其堅固的結構保證即使在最惡劣的現場環境下也能可靠的工作。本程控系統的控制主機控制開口機系統和泥炮系統啟、停、現場信息的采集與處理，并通過TCP/IP協議同上位機監控系統通訊［4］。內裝鋰電池具有掉電保護功能。PLC主要模塊有:電源模塊、CPU模塊、以太網通訊模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、編碼器模塊。PLC點數有15%余量。圖2剪刃快速更換及鎖緊動作順序框圖5PLC接口信號本PLC系統在處理輸入或輸出信號時，均按照如下約定進行，開關量輸入模塊接收通過隔離繼電器隔離后送入的開關信號，送回CPU進行處理;開關量輸出模塊是輸出CPU發出的開關指令，通過24V繼電器隔離后送出至所控制的設備。模擬量輸入模塊接收現場傳感器送回的4mA～20mA電流信號，或0～10V電壓信號，送CPU處理;模擬量輸出模塊是輸出CPU經過邏輯函數處理后，而發出的模擬量指令，可輸出4mA～20mA電流信號或0～10V電壓信號至所控制設備。雙攬冗余:為了保證通訊的可靠性，CPU與I/O模塊之間采用雙攬冗余I/O通訊方式。通訊介質為同軸電纜，其通訊速率可達1.544M波特率。在一條通訊線路損壞時，不會影響系統的正常運行。注意:PLC系統和液壓控制系統之間的DI、DO信號采用繼電器隔離，AI、AO、數字編碼系統則公用模擬地，兩系統電源互相獨立。圖3中間溜槽及廢料收集動作順序

5PLC接口信號本

PLC系統在處理輸入或輸出信號時，均按照如下約定進行，開關量輸入模塊接收通過隔離繼電器隔離后送入的開關信號，送回CPU進行處理;開關量輸出模塊是輸出CPU發出的開關指令，通過24V繼電器隔離后送出至所控制的設備。模擬量輸入模塊接收現場傳感器送回的4mA～20mA電流信號，或0～10V電壓信號，送CPU處理;模擬量輸出模塊是輸出CPU經過邏輯函數處理后，而發出的模擬量指令，可輸出4mA～20mA電流信號或0～10V電壓信號至所控制設備。雙攬冗余:為了保證通訊的可靠性，CPU與I/O模塊之間采用雙攬冗余I/O通訊方式。通訊介質為同軸電纜，其通訊速率可達1.544M波特率。在一條通訊線路損壞時，不會影響系統的正常運行。注意:PLC系統和液壓控制系統之間的DI、DO信號采用繼電器隔離，AI、AO、數字編碼系統則公用模擬地，兩系統電源互相獨立。所有DI和DO的信號“1”和“0”分別對應繼電器的吸合和釋放動作，連接至液壓控制系統的觸點為常閉觸點。DI和DO信號連接方式如圖4、圖5所示。這種接入方式是為了保證PLC模塊的安全，所有開關量信號全部采用繼電器隔離，以提高系統抗干擾能力，使現場與控制室內電源各自自成系統，方便安裝與維修，還可防止現場短路或錯接時損壞PLC模塊。

6結論

本控制系統采用總線控制方式，主控制器采集現場信號并發送控制命令，通過上位機完成工藝上所要求的參數設定和工藝參數的狀態顯示。上位機與PLC之間采用工業以太網通訊完成數據交換。總線控制方式使控制系統在集成方面有了一定的提高，由于集成度有一定的提高，所以元器件也在一定程度上做了適當精簡，現場電纜也不在繁瑣，使得日常維護量大大減少。

參考文獻

［1］周濤，張貴春，廖斌等．液壓剪剪刃間隙不穩定分析［J］．冶金設備，2020(5):60－63．

［2］齊溫升，許崇江，李業亮．設備網絡集中監控的改造和應用［J］．冶金設備，2017(S1):55－57．

［3］吳作明，杜明星．深入淺出西門子STEP7［M］．北京:北京航空航天大學出版社，2012．

［4］蘇昆哲．深入淺出西門子WinccV6［M］．北京:北京航空航天大學出版社，2016．

作者：白治慧 宗立杏 向以成 單位：中鋼集團西安重機有限公司