PLC在钢管热镀锌生产线中的应用

PLC在钢管热镀锌生产线中的应用

刘　莹,周　军,安连祥

(河北工业大学研究生学院,天津　300130)

摘要:针对目前我国钢管镀锌企业的生产管理特点,研究开发了一套采用PLC控制的钢管热镀锌自动控制系统。阐述了控制系统硬件结构及软件设计思想。通过实际运行,该系统稳定可靠,并获得了较好的经济效益。

关键词:可编程序控制器;浸锌螺旋齿盘;钝化

中图分类号:TQ153115;TP278　文献标识码:B　文章编号:100327241(2003)0820032203

ApplicationofPLContheSteelTubeGalvanization

ProductionLine

LIUYing,ZHOUJun,ANLian-xiang

(HebeiUniversityofTechnology,GraduateSchool,Tianjin300130,China)

Abstract:Accordingtothecharacteristicofproductionmanagementofdomesticsteeltubegalvanizationenterprise,anautomaticcontrolsystemofsteel

tubegalvanizationisdeveloped,whichadoptstheprogrammablelogiccontroller.Inthispaperthehardwarestructureofthecontrolsystemanddesigningideaforsoftwareisintroduced.Thissystemisprovedtobesteadyandreliableinpractice,gettingsatisfactoryeconomicbenefit.

Keywords:Programmablelogiccontroller;Galvanizingbydippingspiralgear;Passivation

1　引言

在我国传统钢管热镀锌生产中,多采用继电器控制,各工序由工人单独操作完成并且各工序人工连接,因而控制效果不理想,设备利用率低,运行不可靠,生产效率不高,并且生产环境恶劣,危害工人身体健康。由于可编程序控制器(PLC)具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、应用范围广、运行稳定可靠等优点,所以现在的镀锌工业多采用可编程控制器来实现。我们通过调研并得到厂方的大力支持,对廊坊金华实业有限公司镀锌车间进行了技术改造,将原来的继电器控制改为可编程序控制器(PLC)控制,提高了系统的可靠性和灵活性,并增加了一系列连锁和保护功能,以及报警显示功能。此次改造后的新系统实现了对整个车间各生产工序的自动控制,不但提高了生产效率和产品质量,而且改善了生产环境,大大降低了工人劳动强度。

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2　控制系统简介

2.1　工艺流程

根据技术要求,一根钢管的热镀锌过程包括酸洗、水洗、钝化、风干、浸锌、内外吹、冷却、打印、翻料、打包等工序,具体分为十七个工艺段,其中需要通过PLC进行控制的有十一个工艺段。如图1所示,虚线内是用PLC进行控制的部分

。

图1　工艺流程图

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2.2　控制系统硬件介绍

系统硬件主要采用日本OMRON公司生产的CQM1,其特点是拥有大型可编程控制器的处理能力及速度,但控制器体积更小、价格更合理、组合更灵活。CQM1设计上的最大特点是省去了连接母板。电源、CPU模块、输入输出模块直接通过插座连在一起,因此体积大大缩减,和OMRON公司的C200H系列相比,

CQMl的运算速度比C200H快四倍,因此对于控制速度较快的设

3　控制系统结构

3.1　I/O的确定

根据工艺要求,PLC需要对多台设备进行控制,输入及输出分析如下:

输入信号分为两类:一类是对设备的操作信号,共28个;另一类是设备运行状态检测信号,共20个,分别用到了CPU-21E,ID212模块(直流输入单元)

备,CQM1可以充分满足要求。CQMl控制器采用模块化的结构,有3种电源,6种CPU模块和16种I/O模块供选择,控制点数可达196个输入输出点。输入输出的点数可以根据需要进行组合以达到最佳配置,高性能的CPU模块具有高速处理的能力,可有4个输入点作为中断输入点,并且具备立即输出的功能,这些特点使得CQM1应用于高速剪切设备时能充分保证剪切的精度。

该系统框图如图2所示

:

输出信号分为两类:一类用来控制执行继电器进而实现对各个设备的控制,共23个;另一类是控制各设备的状态显示,共

17个,用到了OD212模块(晶体管输出单元)

该控制系统使用了19个定时器(011、012、014、015、017—

025、036、038、040、041、050、055)和1个计数器(035)。

3.2　PLC热镀锌控制梯形图

由图1可以看出,钢管在经过酸洗液酸洗、水洗和浸入溶剂钝化工序段之后,即进入了PLC控制过程。由于篇幅所限,我们只给出了锌锅浸锌齿盘部分(送料、拨入、压下、拨出、提升)的梯形图控制程序,如图4所示。主要输入输出点的功能如下:

00207是齿盘拨入按钮,在半自动或自动工作方式下,当齿

盘正位、压下下位都导通时,若按下齿盘拨入按钮则进行拨入;

图2　控制系统框图

在自动工作方式下,当齿盘正位、压下上位导通时,进行拨入。如果为半自动转为自动工作方式时必须等工作方式转换3秒后再进行拨入,这样可使半自动工作方式下的工作充分完成;在单动开关导通时,按下齿盘拨入按钮可直接进行拨入;进行拨入的时间为1.0秒,由TIM011进行限制。当10201导通时,如果此时压下下位ON则05012导通,当05012导通一秒时TIM011便被接通,从而使10201复位,停止拨入。

当01602导通,即齿盘正位ON的上升沿到来时,01805导通一个脉冲时间。如果此时01604没有导通,即压下上位OFF,则

04009导通。

213　控制系统软件介绍

系统软件流程图如下

:

若01805起动,则CNT035记数,当其记数值达到2时,则

04010起动。04010起动后,使CNT035复位。除此之外,当01806

起动时,04010也会起动使CNT035复位。

由梯形图可以看出当齿盘1反转两次后,齿盘2开始转动;如果齿盘1正转,则齿盘2开始转动。

00208是压下按钮,它的导通及其下一句的执行实现了压下

上行的延时。在自动工作方式下,齿盘转动2秒后,如果不是由

图3　系统软件整体结构框图

半自动转为自动工作方式的3秒钟之内,则压下上位导通;在半自动或手动工作方式时,当压下按钮按下时,若此时在启动状

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态,并且齿盘正位导通,则压下上位导通;在单动开关导通时按下压下按钮,则压下上位导通,压下上位导通3秒后,压下电磁阀复位。拨入过程与拨出过程相似,不再赘述

。

根钢管提升。

(3)压下、拨出和提升的配合。压下装置将一根钢管压入锌

液中,必须保证浸锌螺旋齿盘同时将一根钢管拨出,拨出装置将其拨到提升装置处,提升装置再将其送到内外吹工艺段。

综上所述,整个生产线的节奏都由浸锌螺旋齿盘发出的信号来控制,这就需要前后工艺段的密切配合,才能保证整个生产线的正常工作。

表1　梯形图变量表

编号

[***********][***********][***********][1**********]

名称启动按钮齿盘反转齿盘拨入按钮压下按钮拨出按钮齿盘正位(ON)压下上位(ON)拨出前位(ON)提升下位(ON)自动状态复位单动与联动拨入按钮

编号

[***********][***********][***********][**************]3

名称

齿盘正转

齿盘反转信号经过延时输出压下ON拨出ON拨出按钮接启动指示灯压下电磁阀接压下指示灯拨入指示压下指示齿盘反转输出指示灯开关

半自动转为自动时复位

4　结束语

本系统经过实际运行,表明各项功能均已满足设计要求,而且操作方便,安全可靠,效果显著。首先控制系统的可靠性大大提高了,减少了故障率,缩短了排除故障的时间;其次,生产效率也大大提高;最后,次品率明显下降,同时减少了原材料的浪费。

图4　镀锌部分梯形图

其中T××为计时器,CNT×××为计数器。

该部分是整个系统控制软件的核心,也是系统软件设计的难点。由梯形图可知,要使该过程正常运行。必须处理好以下几个方面的配合。

(1)拨入和浸锌螺旋齿盘的速度配合。拨入装置将一根钢

5　参考文献:

[1]　魏志精.可编程控制器应用技术[M].北京:电子工业

出版社,1994,2.

[2]　何友华.可编程序控制器及常用控制电器[M].北京:

冶金工业出版社,1999,2.

[3]　吴作明,等.可编程控制器在钢管热镀锌自动生产线

管拨入浸锌螺旋齿盘处,必须保证浸锌螺旋齿盘同时将一根钢管拨出。

(2)送料、拨入和提升的配合。送料装置将一根钢管送入拨

上的应用[J].天津理工学院学报,2000,16(3):50-54.

作者简介:刘莹(1979-),女,河北工业大学研究生学院,控制理论与控制工程系研究生,研究方向:计算机智能控制。

入装置处,必须保证拨入装置出无钢管且提升装置处同时有一

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