S7-300在直線(xiàn)式箱體發(fā)泡生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用

摘 要：本文以S7-314為控制器，詳細(xì)介紹了S7-314在改造冰箱箱發(fā)生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)用，本文給出了硬件組態(tài)，軟件編程及計(jì)算機(jī)仿真的方法。

關(guān)鍵詞：CPU314 輸送小車(chē)位置 槍車(chē)位置 循環(huán)掃描 注料小車(chē)

Abstract: Based on the S7-314, this paper introduce explicitly S7-314 application in the field of refrigerator Froth production. The hardware, software and computer simulator of the control system are given in this paper.

Key words: CPU314 Transport machine position Spurting machine’s position Circulating scanning

1 引言

　　為了提高我國(guó)的冰箱生產(chǎn)水平，90年代，我國(guó)冰箱制造商從國(guó)外引進(jìn)了一批當(dāng)時(shí)具有國(guó)際先進(jìn)水平的直線(xiàn)式冰箱箱體發(fā)泡線(xiàn)，所謂直線(xiàn)式箱體發(fā)泡線(xiàn)【1】：即發(fā)泡夾具一般是五臺(tái)或五臺(tái)及以上成一字排開(kāi)并且固定不動(dòng)，發(fā)泡的內(nèi)模夾具固定不動(dòng)而發(fā)泡的外模上下升降，充注小車(chē)往復(fù)移動(dòng)進(jìn)行充注，泡料在由模具固定好的箱體中發(fā)泡，固化生產(chǎn)冰箱箱體。與其他箱體發(fā)泡生產(chǎn)線(xiàn)相比，直線(xiàn)式箱體發(fā)泡線(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊，工作效率高，生產(chǎn)安全可靠，因此這套冰箱生產(chǎn)設(shè)備也越來(lái)越被冰箱冰柜等家電設(shè)備制造商所重視。經(jīng)過(guò)近20年的運(yùn)行，控制系統(tǒng)部分老化，給生產(chǎn)和設(shè)備維修帶來(lái)很大麻煩。設(shè)備中以前采用的是S5控制系統(tǒng)，原控制系統(tǒng)CPU型號(hào)為S5-115U 941B,共有輸入點(diǎn)120個(gè)，輸出135個(gè)，，輸入模塊有16點(diǎn)輸入4塊，32點(diǎn)輸入2塊，輸出模塊16點(diǎn)輸出5塊，32點(diǎn)輸出2塊，共計(jì)有13個(gè)模塊，用IM306連接兩個(gè)機(jī)架。現(xiàn)在準(zhǔn)備將控制系統(tǒng)部分由S5控制系統(tǒng)改為S7控制系統(tǒng)，考慮到原來(lái)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效率我們選用了西門(mén)子的中型PLC，控制系統(tǒng)硬件部分主要包括PS307一塊，CPU314一塊【2】，SM321輸入模塊四塊，SM322輸出模塊五塊，由于S7-300最多能夠在同一塊導(dǎo)軌上擴(kuò)展8塊，所以該系統(tǒng)需要擴(kuò)展一個(gè)機(jī)架，兩個(gè)機(jī)架軌道之間用IM365進(jìn)行通訊連接。通過(guò)STEP-7【3】進(jìn)行硬件組態(tài)和軟件編程

　　硬件組態(tài)如下圖

2 冰箱箱體箱發(fā)生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)的構(gòu)成

　　該直線(xiàn)式冰箱箱體箱發(fā)生產(chǎn)線(xiàn)由三個(gè)電控柜控制【4】，一個(gè)電控柜主要是包括PLC和中間繼電器開(kāi)關(guān)電源等弱電控制部分，另外兩個(gè)個(gè)主要包括接觸器，中間繼電器，變頻器和空氣開(kāi)關(guān)部分等。根據(jù)冰箱箱體箱發(fā)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)要求，本系統(tǒng)要完成將上一道工序準(zhǔn)備好的沒(méi)有打泡料的空箱從經(jīng)傳送仙送空箱到烘道，在烘道內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)要求加熱到一定時(shí)間后，傳送到轉(zhuǎn)動(dòng)小車(chē)，在轉(zhuǎn)動(dòng)小車(chē)判斷出大小箱后送空箱到輸送小車(chē)，由輸送小車(chē)將空箱送到各個(gè)模具，每個(gè)模具有空箱的情況下打泡，打泡完畢后熟化，熟化時(shí)間到后通過(guò)進(jìn)出箱皮帶將熟化箱送到輸送小車(chē)上，輸送小車(chē)將熟化箱送到出箱口位置卸熟化箱，熟化箱卸箱完畢后，輸送小車(chē)回圍房口原點(diǎn)位置等待接下一個(gè)空箱。

　　冰箱生產(chǎn)線(xiàn)的框圖：

3 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　改造是在原有設(shè)備基礎(chǔ)上基于用戶(hù)的實(shí)際需要進(jìn)行的，所以我們?cè)诟脑斓臅r(shí)候要弄清系統(tǒng)的整個(gè)工藝流程，合理控制每一道工序。控制系統(tǒng)流程圖如下：其中運(yùn)行過(guò)程中輸送小車(chē)的運(yùn)行位置，輸送小車(chē)高低速，每個(gè)有空箱上升到位需要打泡注料控制，是控制對(duì)象的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.1 烘道加熱傳送部分

　　箱體從上一道工序進(jìn)入傳送線(xiàn)，由傳送帶將空箱送入烘道，空箱在烘道內(nèi)加熱到工藝要求設(shè)定的時(shí)間后在由傳送帶將空箱送入轉(zhuǎn)車(chē)，轉(zhuǎn)車(chē)在由變頻器的控制的電機(jī)作用下將空箱送到輸送小車(chē)。在這一道工序中，由于箱體大小不一樣，為了防止在一條傳送帶上有兩個(gè)箱體產(chǎn)生兩個(gè)空箱相撞，采用上升沿和下降沿復(fù)位的方法，來(lái)防止兩個(gè)空箱體相撞。

　　以烘道外傳送線(xiàn)2為例說(shuō)明程序如下：

3.2 輸送小車(chē)位置確定

　　包括小車(chē)從原點(diǎn)接空箱（轉(zhuǎn)車(chē)輸送空箱到小車(chē)）的位置，每一個(gè)模具的裝卸箱位置，小車(chē)將注料熟化完畢后的熟化箱送下道工序的卸箱口位置。為了能夠精確定位每一個(gè)位置，我們?cè)谳斔托≤?chē)上裝了五個(gè)行程開(kāi)關(guān)，由這五個(gè)行程開(kāi)關(guān)的不同組合情況來(lái)確定小車(chē)位置。

　　小車(chē)位置確定部分程序如下下圖：

3.3 循環(huán)掃描判斷那個(gè)模具要箱

　　根據(jù)小車(chē)上面裝空箱的大小箱型號(hào)，模具內(nèi)有箱或無(wú)箱的情況，通過(guò)從模具1到模具6循環(huán)掃描的方法，判斷哪個(gè)模具選擇好箱型需要裝箱，循環(huán)掃描程序如下：

　　以1號(hào)模具為例，選擇好箱型需要裝箱程序如下：

3.4 對(duì)注料小車(chē)的控制

　　對(duì)模具的位置進(jìn)行排序，模具1到6對(duì)應(yīng)位置分別賦值1，2，3，4，5，6若某一模具有充注請(qǐng)求，采用動(dòng)態(tài)循環(huán)掃描法，根據(jù)模具的充注請(qǐng)求的位置與現(xiàn)在帶有注料槍頭的注料小車(chē)停止位置進(jìn)行比較，根據(jù)判斷結(jié)果選擇相應(yīng)的動(dòng)作，若帶有注料小車(chē)停止位置與要槍位相等，則槍車(chē)不動(dòng)，若帶有注料小車(chē)停止位置與要槍位不相等，則注料小車(chē)根據(jù)判斷結(jié)果左走或右走。

　　根據(jù)槍車(chē)要槍位與停槍位置不同判斷槍車(chē)運(yùn)動(dòng)程序如下：

　　槍車(chē)定位賦值程序，將1到6分別作為模具1到6的槍車(chē)位置：

3.5 注料小車(chē)部分程序：

　　此程序用來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)碼到精正門(mén)濕機(jī)，由濕機(jī)選擇相應(yīng)的泡料給對(duì)應(yīng)模具打泡注料。

　　發(fā)碼到精正門(mén)濕機(jī)程序如下：

　　槍車(chē)到位后，由精正門(mén)機(jī)打泡注料，固化完成后，由運(yùn)載小車(chē)送到卸箱口位置給下一道工序。

4 S7-PLCSIM控制系統(tǒng)仿真

　　程序編制完成后，我們需要調(diào)試，考慮到實(shí)際情況比較復(fù)雜，比如有些開(kāi)關(guān)量由于安裝位置不方便人去操作。為了能夠盡快的做好調(diào)試工作，我們可以通過(guò)STEP 7 的配套編程軟件S7-PLCSIM經(jīng)行仿真，模擬實(shí)際生產(chǎn)情況，既達(dá)到了工藝的調(diào)試要求，又節(jié)省了人力和物力。仿真界面如下：

5 結(jié)束語(yǔ)

　　設(shè)備改裝完成后，經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，完全滿(mǎn)足了實(shí)際生產(chǎn)的要求，提高了生產(chǎn)效率，變頻器的合理應(yīng)用節(jié)約了電能。由于S7-300系列的PLC屬于西門(mén)子大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，我們也容易發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題，方便了設(shè)備管理部門(mén)。目前，我國(guó)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)的許多外國(guó)的生產(chǎn)設(shè)備，由于技術(shù)的更新，許多器件已經(jīng)停產(chǎn)，導(dǎo)致目前維修管理很不方便，希望本文能夠?qū)I(yè)內(nèi)人士起到拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)
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　　【3】STEP V5.2使用入門(mén)與手冊(cè) 西門(mén)子公司，2002

　　【4】冰箱干機(jī)箱發(fā)電氣控制原理圖及使用說(shuō)明書(shū)