S7-300在直线式箱体发泡生产线上的应用

关键词：CPU314 输送小车位置 枪车位置 循环扫描 注料小车

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

　　为了提高我国的冰箱生产水平，90年代，我国冰箱制造商从国外引进了一批当时具有国际先进水平的直线式冰箱箱体发泡线，所谓直线式箱体发泡线【1】：即发泡夹具一般是五台或五台及以上成一字排开并且固定不动，发泡的内模夹具固定不动而发泡的外模上下升降，充注小车往复移动进行充注，泡料在由模具固定好的箱体中发泡，固化生产冰箱箱体。与其他箱体发泡生产线相比，直线式箱体发泡线结构紧凑，工作效率高，生产安全可靠，因此这套冰箱生产设备也越来越被冰箱冰柜等家电设备制造商所重视。经过近20年的运行，控制系统部分老化，给生产和设备维修带来很大麻烦。设备中以前采用的是S5控制系统，原控制系统CPU型号为S5-115U 941B,共有输入点120个，输出135个，，输入模块有16点输入4块，32点输入2块，输出模块16点输出5块，32点输出2块，共计有13个模块，用IM306连接两个机架。现在准备将控制系统部分由S5控制系统改为S7控制系统，考虑到原来设备的实际运行效率我们选用了西门子的中型PLC，控制系统硬件部分主要包括PS307一块，CPU314一块【2】，SM321输入模块四块，SM322输出模块五块，由于S7-300最多能够在同一块导轨上扩展8块，所以该系统需要扩展一个机架，两个机架轨道之间用IM365进行通讯连接。通过STEP-7【3】进行硬件组态和软件编程

　　硬件组态如下图

2 冰箱箱体箱发生产线系统的构成

　　该直线式冰箱箱体箱发生产线由三个电控柜控制【4】，一个电控柜主要是包括PLC和中间继电器开关电源等弱电控制部分，另外两个个主要包括接触器，中间继电器，变频器和空气开关部分等。根据冰箱箱体箱发生产线的生产要求，本系统要完成将上一道工序准备好的没有打泡料的空箱从经传送仙送空箱到烘道，在烘道内根据生产要求加热到一定时间后，传送到转动小车，在转动小车判断出大小箱后送空箱到输送小车，由输送小车将空箱送到各个模具，每个模具有空箱的情况下打泡，打泡完毕后熟化，熟化时间到后通过进出箱皮带将熟化箱送到输送小车上，输送小车将熟化箱送到出箱口位置卸熟化箱，熟化箱卸箱完毕后，输送小车回围房口原点位置等待接下一个空箱。

　　冰箱生产线的框图：

3 控制系统实现

　　改造是在原有设备基础上基于用户的实际需要进行的，所以我们在改造的时候要弄清系统的整个工艺流程，合理控制每一道工序。控制系统流程图如下：其中运行过程中输送小车的运行位置，输送小车高低速，每个有空箱上升到位需要打泡注料控制，是控制对象的重点和难点。

3.1 烘道加热传送部分

　　箱体从上一道工序进入传送线，由传送带将空箱送入烘道，空箱在烘道内加热到工艺要求设定的时间后在由传送带将空箱送入转车，转车在由变频器的控制的电机作用下将空箱送到输送小车。在这一道工序中，由于箱体大小不一样，为了防止在一条传送带上有两个箱体产生两个空箱相撞，采用上升沿和下降沿复位的方法，来防止两个空箱体相撞。

　　以烘道外传送线2为例说明程序如下：

3.2 输送小车位置确定

　　包括小车从原点接空箱（转车输送空箱到小车）的位置，每一个模具的装卸箱位置，小车将注料熟化完毕后的熟化箱送下道工序的卸箱口位置。为了能够精确定位每一个位置，我们在输送小车上装了五个行程开关，由这五个行程开关的不同组合情况来确定小车位置。

　　小车位置确定部分程序如下下图：

3.3 循环扫描判断那个模具要箱

　　根据小车上面装空箱的大小箱型号，模具内有箱或无箱的情况，通过从模具1到模具6循环扫描的方法，判断哪个模具选择好箱型需要装箱，循环扫描程序如下：

　　以1号模具为例，选择好箱型需要装箱程序如下：

3.4 对注料小车的控制

　　对模具的位置进行排序，模具1到6对应位置分别赋值1，2，3，4，5，6若某一模具有充注请求，采用动态循环扫描法，根据模具的充注请求的位置与现在带有注料枪头的注料小车停止位置进行比较，根据判断结果选择相应的动作，若带有注料小车停止位置与要枪位相等，则枪车不动，若带有注料小车停止位置与要枪位不相等，则注料小车根据判断结果左走或右走。

　　根据枪车要枪位与停枪位置不同判断枪车运动程序如下：

　　枪车定位赋值程序，将1到6分别作为模具1到6的枪车位置：

　　此程序用来实现发码到精正门湿机，由湿机选择相应的泡料给对应模具打泡注料。

　　发码到精正门湿机程序如下：

　　枪车到位后，由精正门机打泡注料，固化完成后，由运载小车送到卸箱口位置给下一道工序。

4 S7-PLCSIM控制系统仿真

　　程序编制完成后，我们需要调试，考虑到实际情况比较复杂，比如有些开关量由于安装位置不方便人去操作。为了能够尽快的做好调试工作，我们可以通过STEP 7 的配套编程软件S7-PLCSIM经行仿真，模拟实际生产情况，既达到了工艺的调试要求，又节省了人力和物力。仿真界面如下：

5 结束语

　　设备改装完成后，经过三个多月的实际生产运行，完全满足了实际生产的要求，提高了生产效率，变频器的合理应用节约了电能。由于S7-300系列的PLC属于西门子大量生产的产品，如果一旦控制系统出现问题，我们也容易发现解决问题，方便了设备管理部门。目前，我国企业购买的许多外国的生产设备，由于技术的更新，许多器件已经停产，导致目前维修管理很不方便，希望本文能够对业内人士起到抛砖引玉的作用。

参考文献
　　【1】 直线式箱体发泡线在调试中应注意的问题 《制造和材料》 2001/6

　　【2】西门子S7-300/400 PLC技术与应用 人民邮电出版社 2007

　　【3】STEP V5.2使用入门与手册 西门子公司，2002

　　【4】冰箱干机箱发电气控制原理图及使用说明书