浅谈PLC在钢管倒棱机中的应用

摘要：介绍了钢管平头倒棱机自动生产线的PLC控制，PLC在自动倒棱生产过程中的作用，保证了提高焊接钢管倒棱的生产能力和生产质量的实现。

关键字：可编程逻辑控制器 倒棱机 顺序控制

中图分类号：TG262 文献标识码：A 文章编号：

1前言

近年来随着我国自动化技术的提高，工业自动化也上了一个新台阶。可编程逻辑控制器（PLC）作为一个从20世纪80年展起来的新兴工业控制器，是自动控制、计算机和通讯技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。在钢管生产企业里，平头倒棱机作为钢管加工车间中主要的生产设备之一，其设备好坏对生产质量的影响很大。

2倒棱机的概述

焊接钢管倒棱机平头、坡口属于精整中一道重要工序。

焊接钢管倒棱机自动生产线是对焊接钢管进行管端倒棱作业的专用设备，主要包括两台平头倒棱机主机和主机之间的辅助设备。采用钢管固定、刀具回转、在两个工位分别对管端倒焊接坡口或管端平头，同时具有倒内、外毛刺的功能。倒棱机主轴旋转采用交流变频电动机驱动，主轴进给采用伺服电动机控制，满足大规格厚壁焊接钢管的加工质量要求。辅助设备主要完成钢管在不同工位的平移、输送、定位和夹紧等工作，为主机作业做准备。整套机组的自动化程度高，生产效率高。

3PLC介绍

3.1概述

可编程序控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境下运用而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其辅助设备都应按易于构成一个工业控制系统，且它们所具有的全部功能易于应用的原则设计。

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

3.2PLC的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强

（2） 通用性强，控制程序可变，使用方便

（3）功能强，适应面广

（4）编程简单，容易掌握

（5）减少了控制系统的设计及施工的工作量

（6）体积小、重量轻、功耗低、维护方便

3.3PLC的主要功能：

（1）顺序控制功能

（2）运动控制功能

（3）过程控制功能

（4）数据处理功能

（5）通讯联网功能

（6）监控功能

（7）步进控制功能

（8）定时、计数功能

（9）数摸转换功能

4倒棱机电气控制系统构成

电气控制系统主要由802DSL结合611UE、S7-300PLC、通用变频器等构成。倒棱机主轴通过变频器控制主轴电机。进给电机直接由611UE控制和驱动，电机的编码器同时反馈至611UE构成闭环控制。移钢机电机变频器、辊道电机变频器等的过程控制则PLC的数字输出来控制。整个机床控制系统则由802DSL来控制，它主要能实现：数控控制器功能（CNC）、数控编程器功能（CNC编程）、各种插补、人机界面（HMI）、主轴控制、进给控制、PLC功能、诊断功能、报警及信息、刀具监控等。

控制系统的数据交换包括控制指令、设定值、工作状态、实际值、故障诊断等信息，并具有测速、正反馈、电源缺相等故障诊断和报警功能。

5 设备控制网络

工控机带有以太网接口，具有与PLC、公司管理网之间的通讯功能。工控机能检测与管理网之间的通讯是否正常，当检测到通讯不正常时能够自动将工控机存储的平头倒棱钢管的批号、产品执行标准、规格、外径、壁厚、钢级、钢管长度、操作员工号等信息存储在工控机上，当检测到网络正常，能够将以上信息上传到公司企业信息化管理网。

PLC的通讯处理器与HMI及现场ET200从站之间通过Profibus-DP总线电缆进行物理连接。

6操作方式

操作方式分为点动、手动、自动、半自动四种控制方式。

（1）自动方式： 由操作人员通过802DSL操作面板（和上位机）将待加工钢管的有关参数（信息）输入到系统中，经确认后，PLC自动选择一组加工参数。操作人员确定无误后，按下“开始加工”按钮，设备即进入自动工作方式。在此模式下，需要将钢管给料、步进装置、主机、下料输送四个区域全部打到自动方式。

（2）半自动方式：钢管给料、步进装置、主机、下料输送中有一个区域打到手动，系统处于半自动运行方式。

（3）手动方式：在此模式下，步进装置和主机均可独立完成一个程序动作。

（4）点动方式：在此模式下，所有执行元件不受程序联锁、行程开关的限制，均可手动操作，以便设备调试和检修调整；但在此模式下，不能倒焊接坡口、平头和倒内外毛刺；只有在此模式下，操作人员才允许修改加工参数。

7倒棱机的顺序控制图

8编程思路

8.1按照上面操作方式及硬件构成结构分析用到的输入与输出点

如：

8.2按照上面的顺序控制图及工艺流程，编写PLC的程序并进行调试。

倒棱机的工艺流程：

钢管上料至上料台架移钢机对钢管单根取料钢管步进移动到对齐辊道钢管定位钢管步进移动到倒棱1工位管端夹紧机头进刀对钢管管端倒焊接坡口（或管端平头）机头快退夹紧松开步进移动钢管到另一对齐辊道钢管另一端定位，直至完成对钢管另一管端的作业（各工序同上）机头快退夹紧松开步进移动钢管进入下料台架。

9结论

钢管平头倒棱机，由西门子PLC-300控制，运行稳定，操作简便，可靠性高，保证了步进周期控制和其他逻辑控制功能的实现，进而为钢管的质量提供了可靠的保证。

参考文献：

[1]．廖常初．S7-300/400 PLC应用教程．机械工业出版社，2009

作者简介：

蒋国辉（1986-），本科 ，助理工程师 ，主要从事楼宇、电气专业专业基础课及专业课的教学研究