S7-300在直線式箱體發泡生產線上的應用

關鍵詞：CPU314 輸送小車位置 槍車位置 循環掃描 注料小車

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

　　為了提高我國的冰箱生產水平，90年代，我國冰箱制造商從國外引進了一批當時具有國際先進水平的直線式冰箱箱體發泡線，所謂直線式箱體發泡線【1】：即發泡夾具一般是五臺或五臺及以上成一字排開并且固定不動，發泡的內模夾具固定不動而發泡的外模上下升降，充注小車往復移動進行充注，泡料在由模具固定好的箱體中發泡，固化生產冰箱箱體。與其他箱體發泡生產線相比，直線式箱體發泡線結構緊湊，工作效率高，生產安全可靠，因此這套冰箱生產設備也越來越被冰箱冰柜等家電設備制造商所重視。經過近20年的運行，控制系統部分老化，給生產和設備維修帶來很大麻煩。設備中以前采用的是S5控制系統，原控制系統CPU型號為S5-115U 941B,共有輸入點120個，輸出135個，，輸入模塊有16點輸入4塊，32點輸入2塊，輸出模塊16點輸出5塊，32點輸出2塊，共計有13個模塊，用IM306連接兩個機架。現在準備將控制系統部分由S5控制系統改為S7控制系統，考慮到原來設備的實際運行效率我們選用了西門子的中型PLC，控制系統硬件部分主要包括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軌上擴展8塊，所以該系統需要擴展一個機架，兩個機架軌道之間用IM365進行通訊連接。通過STEP-7【3】進行硬件組態和軟件編程

　　硬件組態如下圖

2 冰箱箱體箱發生產線系統的構成

　　該直線式冰箱箱體箱發生產線由三個電控柜控制【4】，一個電控柜主要是包括PLC和中間繼電器開關電源等弱電控制部分，另外兩個個主要包括接觸器，中間繼電器，變頻器和空氣開關部分等。根據冰箱箱體箱發生產線的生產要求，本系統要完成將上一道工序準備好的沒有打泡料的空箱從經傳送仙送空箱到烘道，在烘道內根據生產要求加熱到一定時間后，傳送到轉動小車，在轉動小車判斷出大小箱后送空箱到輸送小車，由輸送小車將空箱送到各個模具，每個模具有空箱的情況下打泡，打泡完畢后熟化，熟化時間到后通過進出箱皮帶將熟化箱送到輸送小車上，輸送小車將熟化箱送到出箱口位置卸熟化箱，熟化箱卸箱完畢后，輸送小車回圍房口原點位置等待接下一個空箱。

　　冰箱生產線的框圖：

3 控制系統實現

　　改造是在原有設備基礎上基于用戶的實際需要進行的，所以我們在改造的時候要弄清系統的整個工藝流程，合理控制每一道工序。控制系統流程圖如下：其中運行過程中輸送小車的運行位置，輸送小車高低速，每個有空箱上升到位需要打泡注料控制，是控制對象的重點和難點。

3.1 烘道加熱傳送部分

　　箱體從上一道工序進入傳送線，由傳送帶將空箱送入烘道，空箱在烘道內加熱到工藝要求設定的時間后在由傳送帶將空箱送入轉車，轉車在由變頻器的控制的電機作用下將空箱送到輸送小車。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箱體產生兩個空箱相撞，采用上升沿和下降沿復位的方法，來防止兩個空箱體相撞。

　　以烘道外傳送線2為例說明程序如下：

3.2 輸送小車位置確定

　　包括小車從原點接空箱（轉車輸送空箱到小車）的位置，每一個模具的裝卸箱位置，小車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位置，我們在輸送小車上裝了五個行程開關，由這五個行程開關的不同組合情況來確定小車位置。

　　小車位置確定部分程序如下下圖：

3.3 循環掃描判斷那個模具要箱

　　根據小車上面裝空箱的大小箱型號，模具內有箱或無箱的情況，通過從模具1到模具6循環掃描的方法，判斷哪個模具選擇好箱型需要裝箱，循環掃描程序如下：

　　以1號模具為例，選擇好箱型需要裝箱程序如下：

3.4 對注料小車的控制

　　對模具的位置進行排序，模具1到6對應位置分別賦值1，2，3，4，5，6若某一模具有充注請求，采用動態循環掃描法，根據模具的充注請求的位置與現在帶有注料槍頭的注料小車停止位置進行比較，根據判斷結果選擇相應的動作，若帶有注料小車停止位置與要槍位相等，則槍車不動，若帶有注料小車停止位置與要槍位不相等，則注料小車根據判斷結果左走或右走。

　　根據槍車要槍位與停槍位置不同判斷槍車運動程序如下：

　　槍車定位賦值程序，將1到6分別作為模具1到6的槍車位置：

　　此程序用來實現發碼到精正門濕機，由濕機選擇相應的泡料給對應模具打泡注料。

　　發碼到精正門濕機程序如下：

　　槍車到位后，由精正門機打泡注料，固化完成后，由運載小車送到卸箱口位置給下一道工序。

4 S7-PLCSIM控制系統仿真

　　程序編制完成后，我們需要調試，考慮到實際情況比較復雜，比如有些開關量由于安裝位置不方便人去操作。為了能夠盡快的做好調試工作，我們可以通過STEP 7 的配套編程軟件S7-PLCSIM經行仿真，模擬實際生產情況，既達到了工藝的調試要求，又節省了人力和物力。仿真界面如下：

5 結束語

　　設備改裝完成后，經過三個多月的實際生產運行，完全滿足了實際生產的要求，提高了生產效率，變頻器的合理應用節約了電能。由于S7-300系列的PLC屬于西門子大量生產的產品，如果一旦控制系統出現問題，我們也容易發現解決問題，方便了設備管理部門。目前，我國企業購買的許多外國的生產設備，由于技術的更新，許多器件已經停產，導致目前維修管理很不方便，希望本文能夠對業內人士起到拋磚引玉的作用。

參考文獻
　　【1】 直線式箱體發泡線在調試中應注意的問題 《制造和材料》 2001/6

　　【2】西門子S7-300/400 PLC技術與應用 人民郵電出版社 2007

　　【3】STEP V5.2使用入門與手冊 西門子公司，2002

　　【4】冰箱干機箱發電氣控制原理圖及使用說明書