西门子Ｓ７－２００在透明纸自动装卸系统中的应用

[摘要]意大利GD包装机透明纸辊的更换是通过一个机械支架，由操作人员手工装卸，这种装卸比较慢，劳动强度大。为了提高工作效率，减轻操作人员的劳动强度，采用西门子S7-200系列小型可编程序控制器，设计一套透明纸辊自动装卸系统，实现透明纸辊的自动装卸。

[关键词]自动控制系统 可编程序控制器 传感器

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310120－01

一、自动控制要求及工艺流程

（一）自动控制要求

1．手动装卸纸圈功能。在原点位时，点动手动卸料按钮，夹紧装置就进或退。达到装卸纸圈的目的。

2．卸料功能。当透明纸用一半需要卸下时，只要按一下卸料按钮，就可以将用一半的透明纸卸下，料车自动返回待料位置。

3．复位功能。当输送装置中途出现故障时，按一下卸纸筒按钮，输送装置自动回到原点。

4．自动上纸功能。在夹紧装置退回，并且退回传感器被感应，送料车上有透明纸辊，按一下送料按钮，该装置就自动装纸。

5．缺纸自动报警功能。当光电传感器检测到没有纸时，报警指示灯闪亮，并且蜂鸣器叫，程序延时5秒钟后停止。过5分钟后还没有换纸，报警指示灯再次闪亮，并且蜂鸣器叫。

（二）工艺流程

按进料按钮→料车载着备用透明纸辊前移，到位后→自动将透明纸辊升高到夹紧中心位置→夹紧汽缸夹紧透明纸辊并准确定位→料车自动返回待料位置。

二、自动控制系统的主要硬件配置

（一）西门子S7-200可编程序控制器的性能

西门子S7-200可编程序控制器的CPU指令处理周期短，每执行1K语句仅需要0.8毫秒，并且有浮点数运算、加减计数器同时运行，随着可编程序控制器技术的广泛应用，PLC的价格已大幅下降。PLC工作时性能稳定，采用了光电隔离等多种抗干扰、提高可靠性的新技术。尤其是西门子公司推出的S7-200小型可编程序控制器系列，其模拟量单元价格便宜。

S7-200 PLC软硬件设计先进，使用高品质材料和电子器件，具有更高的可靠性和更丰富的性能。其硬件体积小，重量轻，安装方便，容易维护，采用固定式结构，具有可观的经济性和更强的适用性。

（二）可编程序控制器的选择

根据透明纸自动装卸控制系统的要求，该自动控制系统需要9个输入点，和7个输出点。由于西门子S7-200系列小型可编程序控制器具有程序容量大、运行速度快、编程灵活、性能优良、且价格低等优点。因而选用型号为SIEMENS CPU 224 CN DC/DC/DC(6ES7 214-1AD23-0XB8)的S7-200 PLC作为核心部件。该型号的PLC具有14个输入点、10个输出点。它的电源24V直流电源，从GD包装机上取24VDC电源就可以给PLC供电。

（三）I/O分配如下

1．输入点的地址和功能2．输出点的地址和功能

I0.0：进料按钮SB2Q0.0：涨膜阀SV1

I0.1：卸料按钮SB3Q0.1：进料阀SV2

I0.4：卸料微动开关SS1Q0.3：上升阀SV5

I0.6：油缸下检测SP3Q0.4：油阀SV6

I0.7：进料到位检测SP4Q0.6：夹紧阀进SV3

I1.0：上升到位检测SP5Q0.7：夹紧阀退SV4

I1.1：夹紧阀进到位检测SP6Q1.1：缺纸检测蜂鸣器SM

I1.2：夹紧阀退到位检测SP7

I1.3：卸纸筒按钮SB4

三、控制系统软件的编制

控制系统分为两部分，第一部分是透明纸用完时自动装卸透明纸。首先，光电传感器SP5检测到透明纸用完时，Q1.1输出信号，蜂鸣器SM响。这时，操作工需要停止包装机的运行，按一下卸纸筒按钮SB4，Q0.7输出信号，夹紧阀退SV4得电退出，操作工需要用手接住空纸筒；夹紧阀退到位，传感器SP7被感应，这时准备进料。当新透明纸放在输送料车上时，卸料微动开关SS1检测到透明纸存在；再按一下进料按钮SB2，送料部分程序被执行，Q0.1输出信号，进料阀SV2得电，料车前进。料车前进到位后，进料到位检测SP4被感应，Q0.3输出信号，上升阀SV5得电。当新透明纸被提升到为后，上升到位检测SP5被感应，Q0.6输出信号，夹紧阀进SV3得电，将新透明纸夹紧；夹紧到位后，夹紧阀进到位检测SP6被感应，Q0.0输出信号，涨膜阀SV1得电，将透明纸涨住。经过程序延时后，上升阀SV5关断，上升油缸退回原位；进料阀SV2关断，料车退回原位，整个换纸过程结束。

第二部分是当透明纸在未用完的情况下，由于其他原因想更换透明纸，首先要保证料车上没有透明纸，即卸料微动开关SS1没有被感应，按一下卸料按钮SB3，Q0.1输出信号，阀SV2得电，料车前进。料车前进到位后，进料到位检测SP4被感应后，料车停止，经过程序延时后，Q0.3输出信号，上升阀SV5得电，上升油缸上升托住没有用完的透明纸。Q0.7输出信号，夹紧阀退SV4得电，夹紧阀退到位后检测SP7被感应，透明纸落到上升的料车上。经过程序延时后，上升阀SV5关断，料车下降；下降到位后油缸下检测SP3被感应，经过程序延时后，阀SV2关断，料车回到原位，整个工作过程结束。

四、结束语

该控制系统，充分发挥了S7-200 PLC优异性能，即控制系统简单、紧凑、可靠、操作简单方便，造价低廉等。这套系统在实际应用中，大大减轻了操作工的劳动强度，还有效地提高了设备的有效作业率，提高了企业的经济效益。

参考文献：

[1]路林吉等编著，可编程序控制器原理及应用，北京：清华大学出版社，2002.

[2]余雷声主编，电气控制与PLC应用，北京：机械工业出版社，1996.

[3]蔡行健、黄文钰主编，深入浅出西门子自动化产品系列丛书，北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[4]常斗南等主编，小型可编程序控制器原理与实践，沈阳：辽宁科学技术出版社，1993.

[5]朱绍祥等编译，可编程序控制器(PC)原理与应用，上海：上海交通大学出版社.

作者简介：

魏继刚，男，汉族，河南人，青岛化工学院，91级，自动化专业本科生，学士学位，在青岛卷烟厂工作，助理工程师，研究方向：自动控制系统。