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摘 要 主要阐述棒材倒角机的设计控制原理以及西门子S7系列可编程控制器在倒角机系统的应用情况。
关键词 西门子SIMATIC S7-300；可编程控制器；倒角机
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0096-01
大型车间是特钢事业部重要的棒材成材车间，在过去几十年间棒材成材切割后留有毛刺，一直是影响产品外观形象及质量档次的重要问题，传统的人工修磨工艺技术，虽然一定程度上能够起到改善的作用，但一直不能彻底解决。为此，我厂自行开发研制了集自动上辊，自动车削，自动记数，自动齐头，自动打捆为一体的倒角机。为适应现场自动控制的要求，采用了西门子公司先进的s7系列可编程控制器。
1 设计方案
系统控制原理：倒角机在棒材生产线中能够完成自动上辊，自动车削，自动记数，，自动齐头，自动打捆等动作，自动控制系统相应的基本功能包括：①提供倒角机（车床）所需电源及完成相应电气动作；②控制液压传动系统，完成相应动作；③检测相应工艺状况及参数；④完成自动连锁动作控制；⑤完成显示操作、记录、报警等功能。工艺流程原理如图1所示。
图1 棒材倒角机工艺流程原理
棒材倒角机的各种动作主要是由液压传动系统和电机实现的，自动控制系统中，由根据预先编制好的程序指令，输出各种动作来控制液压阀或电机及车床，以实现不同的动作功能，同时从现场采集各种状态参数，以实时监控倒角机的运行。
2 系统的组成
2.1 系统基本结构
根据自动控制的要求，我们选用了SIMATIC S7-300可编程控制器模块化设计结构，使各种独立的模块之间可以进行广泛的组合，易于扩展。整个控制系统主要由六部分组成：现场一次检测元件和执行机构，现场总线I/O，操作机构，CPU，上位机和应用程序。
一次检测元件和执行机构主要完成对现场数据的采集和对倒角机动作的直接控制；现场总线I/O接收一次元件采集到的数据，传送至CPU进行处理，并根据CPU的处理结果输出控制信号控制执行机构；操作机构根据现场要求给出功能指令；CPU对各种数据进行计算处理，并输出控制信号；上位机完成画面监控；应用程序用来实现CPU和上位机的功能。
2.2 系统各部分组成
1）检测环节。现场检测元件（传感器，限位开关，光电开关等）、对各项工艺参数（压力、温度、液位、电流、电压等等）和定位位置等进行检测采集，作为系统控制和故障诊断的依据。
2）操作机构。通过操作台或监控画面上的控制钮给出功能指令，传至CPU，CPU进行计算处理后，输出控制信号给执行机构。
3）控制执行机构。接收CPU的控制信号，由24V电磁阀控制液压油路，完成拨钢，加持，收集齐头等动作；由电机完成滚道运送，车床车削等功能。
4）CPU。CPU是整个控制系统的核心部件，选用CPU315-2DP，1块，它具有大型的程序存储容量，并有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配制成分布的自动化结构，易于今后的系统扩展。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件，对I/O所采集到的各种信号数据进行计算处理，给上位机提供数据并接受上位机的操作指令，同时输出控制信号给I/O来控制执行机构完成不同的动作。
5）工艺监控。监控功能由工控机带显示器来实现，监控画面采用西门子PLC配套编程软件WINCC5.1进行编制，主要包括倒角机整体工艺画面和动作控制画面，可以方便地监控所有的工艺参数和运行状态，并可以直接在画面上控制倒角机的各个动作。
6）应用程序。应用程序采用西门子PLC配套编程软件STEP7 5.1进行编制，程序编写过程如下：对系统进行硬件配置；设置变量表；编写子程序；最后编写主程序，根据工艺要求实现对棒材倒角机的手动和自动控制过程。
3 系统特点
1）运行稳定可靠，兼容性强。自动控制系统的设计采用了先进的现场总线技术，现场总线I/O采用德国图尔克I/O模块，与西门子CPU以及配套的编程软件兼容通用，防护等级高，每一个I/O点都有自诊断功能，能够适应现场恶劣的环境。
2）节约电缆，减小施工量。现场I/O模块全部安装在现场，检测、控制和执行机构的信号直接连接到现场I/O模块，只需一根总线和一根电源线即可把所有现场模块与控制室中的CPU连接起来，实现整个系统的通信和控制功能。改变了过去所有现场信号都通过电缆连接到控制室PLC的控制方式，节约了大量电缆，并避免了因远距离敷设大量电缆而增加的施工量。
3）系统维护简单方便。设计选型合理，系统的稳定性高，故障率低。每个信号点都具有自诊断功能，通过故障指示灯即可快速判断故障点，及时排除故障。远距离敷设电缆的减少，几乎避免了以往常因电缆引发的故障，使系统维护工作变得更加简单方便。
4 效果与效益
倒角机操作简便、灵活、安全可靠、自动化程度高，具有国内领先水平，SIMATIC S7可编程控制器控制设备性能稳定，维护方便，既降低了维护人员的劳动强度，又保证了生产的稳定畅行，收到了很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]段然.可编程控制技术在采样机控制系统中的应用研究[D].西北工业大学，2001.
关键词 西门子SIMATIC S7-300；可编程控制器；倒角机
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0096-01
大型车间是特钢事业部重要的棒材成材车间，在过去几十年间棒材成材切割后留有毛刺，一直是影响产品外观形象及质量档次的重要问题，传统的人工修磨工艺技术，虽然一定程度上能够起到改善的作用，但一直不能彻底解决。为此，我厂自行开发研制了集自动上辊，自动车削，自动记数，自动齐头，自动打捆为一体的倒角机。为适应现场自动控制的要求，采用了西门子公司先进的s7系列可编程控制器。
1 设计方案
系统控制原理：倒角机在棒材生产线中能够完成自动上辊，自动车削，自动记数，，自动齐头，自动打捆等动作，自动控制系统相应的基本功能包括：①提供倒角机（车床）所需电源及完成相应电气动作；②控制液压传动系统，完成相应动作；③检测相应工艺状况及参数；④完成自动连锁动作控制；⑤完成显示操作、记录、报警等功能。工艺流程原理如图1所示。
图1 棒材倒角机工艺流程原理
棒材倒角机的各种动作主要是由液压传动系统和电机实现的，自动控制系统中，由根据预先编制好的程序指令，输出各种动作来控制液压阀或电机及车床，以实现不同的动作功能，同时从现场采集各种状态参数，以实时监控倒角机的运行。
2 系统的组成
2.1 系统基本结构
根据自动控制的要求，我们选用了SIMATIC S7-300可编程控制器模块化设计结构，使各种独立的模块之间可以进行广泛的组合，易于扩展。整个控制系统主要由六部分组成：现场一次检测元件和执行机构，现场总线I/O，操作机构，CPU，上位机和应用程序。
一次检测元件和执行机构主要完成对现场数据的采集和对倒角机动作的直接控制；现场总线I/O接收一次元件采集到的数据，传送至CPU进行处理，并根据CPU的处理结果输出控制信号控制执行机构；操作机构根据现场要求给出功能指令；CPU对各种数据进行计算处理，并输出控制信号；上位机完成画面监控；应用程序用来实现CPU和上位机的功能。
2.2 系统各部分组成
1）检测环节。现场检测元件（传感器，限位开关，光电开关等）、对各项工艺参数（压力、温度、液位、电流、电压等等）和定位位置等进行检测采集，作为系统控制和故障诊断的依据。
2）操作机构。通过操作台或监控画面上的控制钮给出功能指令，传至CPU，CPU进行计算处理后，输出控制信号给执行机构。
3）控制执行机构。接收CPU的控制信号，由24V电磁阀控制液压油路，完成拨钢，加持，收集齐头等动作；由电机完成滚道运送，车床车削等功能。
4）CPU。CPU是整个控制系统的核心部件，选用CPU315-2DP，1块，它具有大型的程序存储容量，并有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配制成分布的自动化结构，易于今后的系统扩展。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件，对I/O所采集到的各种信号数据进行计算处理，给上位机提供数据并接受上位机的操作指令，同时输出控制信号给I/O来控制执行机构完成不同的动作。
5）工艺监控。监控功能由工控机带显示器来实现，监控画面采用西门子PLC配套编程软件WINCC5.1进行编制，主要包括倒角机整体工艺画面和动作控制画面，可以方便地监控所有的工艺参数和运行状态，并可以直接在画面上控制倒角机的各个动作。
6）应用程序。应用程序采用西门子PLC配套编程软件STEP7 5.1进行编制，程序编写过程如下：对系统进行硬件配置；设置变量表；编写子程序；最后编写主程序，根据工艺要求实现对棒材倒角机的手动和自动控制过程。
3 系统特点
1）运行稳定可靠，兼容性强。自动控制系统的设计采用了先进的现场总线技术，现场总线I/O采用德国图尔克I/O模块，与西门子CPU以及配套的编程软件兼容通用，防护等级高，每一个I/O点都有自诊断功能，能够适应现场恶劣的环境。
2）节约电缆，减小施工量。现场I/O模块全部安装在现场，检测、控制和执行机构的信号直接连接到现场I/O模块，只需一根总线和一根电源线即可把所有现场模块与控制室中的CPU连接起来，实现整个系统的通信和控制功能。改变了过去所有现场信号都通过电缆连接到控制室PLC的控制方式，节约了大量电缆，并避免了因远距离敷设大量电缆而增加的施工量。
3）系统维护简单方便。设计选型合理，系统的稳定性高，故障率低。每个信号点都具有自诊断功能，通过故障指示灯即可快速判断故障点，及时排除故障。远距离敷设电缆的减少，几乎避免了以往常因电缆引发的故障，使系统维护工作变得更加简单方便。
4 效果与效益
倒角机操作简便、灵活、安全可靠、自动化程度高，具有国内领先水平，SIMATIC S7可编程控制器控制设备性能稳定，维护方便，既降低了维护人员的劳动强度，又保证了生产的稳定畅行，收到了很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]段然.可编程控制技术在采样机控制系统中的应用研究[D].西北工业大学，2001.