摘要：棒材打包的过程中如果使用自动化的控制系统则会有着更高的工作效率，在这样的背景下为了能够充分的做到自动化的控制要求，文章分析了相关系统的设计以及具体的应用过程。
关键词：棒材打包；自动控制；系统设计
1 系统结构及工艺过程
高速棒材打包机的可编程控制器（ＰＬＣ）控制系统结构按功能划分为３部分：其机械部分主要由车体、蓄丝机构、拧丝机构和抱臂构成，是设备的支撑和最终执行机构;电气系统包括控制柜、各种检测开关、电缆和可编程控制器PLC等，是:设备的控制核心;液压系统则包括泵站、控制阀、液压缸、液压马达等，是设备的动力源。该打捆机的特点是结构紧凑,操作方便，可靠性高，成本低，可适应不同辊道的需求。
由于钢铁厂环境恶劣，生产连续，且打捆机的一个打捆周期由蓄丝、合臂、伸钳、送丝、拉紧、合钳、剪切、开臂、拧进、松钳、退钳、挤平12个动作组成，动作多,运动复杂，因此对控制系统的性能及可靠性提出了严格的要求。PLC具有结构小:巧,运行速度高，通用性好，可靠性高等特点，能适应工业现场的高温、振动、粉尘等恶劣环境，所以选用PLC作为控制系统的核心部件。
2 棒材打捆机控制过程
棒材打捆是棒材生产线上的最后几道工序之一,若捆得太紧,捆线容易断;若捆得太松，行车起吊时容易散捆。打捆线一般采用06.5的热轧盘条,打捆过程是:当选择开关处于自动位并且有打捆机就绪信号时，棒材由传输辊道送至打捆机,光电管感应到有钢材,将信号送至机控制系统，打捆机由打捆预备位前进到打捆位,打捆头压下，压到位后，快速回线捆紧,完成后,剪断打捆线,扭结打捆线,到位后，夹住打捆线,接受来自轧制主系.统的信号,准备下一次打捆。当选择开关处于手动位时，可以在控制面板上进行手动操作。现场装有摄像头，监视打捆状况。棒材捆的松紧可以通过调节压下到位光电管和在控制程序中改变扭结时间来实现。捆线之间的距离可以通过在主轧制程序中调节辊道转数来实现,通过摄像机方便地在操作台内进行人工调节，打捆机还设有故障位和检修位。
3 棒材打捆机维护
3.1 打捆机喂线不到位
①线圈内作为导线轮的轴承损坏，打捆机喂线时打包丝从导槽经过,由于导线轮的轴承损坏，造成打捆线线头被撞弯或卡住,不能完成喂线动作,解决对策是:更换损坏导线轴承。②喂线机构压线轮磨损,打捆机喂线时打包丝带动压线轮,压线轮上装有编码器,编码器检测到的压线轮旋转圈数达到规定之后，即停止喂线。由于压线轮磨损，造成打包丝比实际要求输送的短,即打包丝未输送到扭转头内，解决对策是:更换打捆机压线轮。③扭转头内有断线头，打捆机喂线时打包丝要穿过扭转头,由于扭转头内有断线头，致使打包丝遇到断线头时受阻被卡住,造成打捆机不能完成喂线。解决对策是:拆除扭转头,取出断线头。解决对策是:拆除并更换喂线轮。
3.2 打捆机扭转头不复位
①扭转马达工作压力不够，扭转马达带动扭转头完成复位动作，当扭转马达工作压力不够时,扭转马达产生的动力不能完全克服机械阻力，造成打捆机扭转头不复位。解决对策是:调整扭转马达阀台.减压阀,压力达到75Mpa即可。②扭转装置与编码器之间软连接损坏,打捆机扭转装置带动编码器旋转，当扭转装置与编码器之间软连接损坏后，编码器无法得到扭转装置上的扭转头复位信号,具体救赎编码器在检测到扭转装置停止旋转后,就会根据工作程序自动切断扭转马达阀台电源,造成打捆机扭转头不复位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆解决对策是:拆下扭转装置上编码器，更换扭转装置与编码器之间软连接。③扭转装置里棘爪损坏卡阻。当扭转装置里棘爪损坏后,就会产生较大阻力,扭转马达产生的动力,不能带动扭转装置正常旋转。造成编码器误认为扭转头已经完成复位动作，从而自动切断扭转马达阀台电源。解决对策是:拆下扭转装置及时更换。
3.3 成品棒捆捆不住
①夹紧线头油缸不工作造成抽线。打捆机喂线完成并下降后，需要夹紧线头油缸伸出并牢牢压住打包丝，这时喂线马达反转完成抽线动作。当夹紧线头油缸不工作,就会造成打包丝被从线圈内抽出,从而导致成品棒捆不能被捆住。解决对策是:拆除扭转装置，更换夹紧线头油缸。②夹紧线头二油缸不工作造成打包丝不能完成扭结扣。打捆机喂线马达反转完成抽线动作并抽紧后，这时需要夹紧线头二油缸伸出并压紧线头。夹紧线头二油缸不工时，就会造成扭转头旋转时,无法将两个线头形成有效扭结扣。解决对策是:拆除扭转装置,更换夹紧线头二油缸。
4 打捆机控制系统软件设计
由上可知，棒材打捆机的动作复杂，输入输出点多。传统的基于继电器梯形图的设计方法在这里并不适用。所以，我们采用了流程图辅以状态转换图的设计方法来实现程序的设计。
按照系统要求，每个打捆机的动作对应一个相应的子程序，在程序扫描执行过程中，由主程序调用相关的子程序来完成打捆任务，两个CPU模块的主程序流程图如图3所示。PLC上电后程序开始执行,且仅当为上电后第1次扫描时调用初始化子程序，然后依照各个CPU模块的功能，调用相关的功能处理子程序，如触摸屏处理子程序和复位子程序等。接着在调用警情处理子程序之后，判断是否有警情发生，如有则跳转到程序尾，开始新一轮扫描。若无则继续执行相应的动作子程序。程序中先调用处理子程序再进行警情判断，有利于警情的及时排除，只有遇到须人工介入的警情时，才终止下面的程序执行，这样有利于提高打捆机的打捆速度和可靠性。而子程序则依据实际情况,画面相应的状态转换图，进行程序设计。
两个CPU之间采取自由端模式的串行口通信。依据数据传递的频率及含义,将数据分为状态数据和参数数据，参数数据只在设置完成后传送一次，利用定时器0中断响应来触发发送子程序，发送完成后禁止定时器0中断。而状态数据反映打捆机的当前工作状态，需在两个CPU之间频繁传送，利用定时器1中断响应，每隔50 ms触发发送子程序，进行数据传送，从而协调主从机之间的工作。
5 结语
打包机在高速线材生产的过程中有着十分良好的应用效果，这一技术的深入应用有效的改善了手动包装过程中严重的效率低下的问题，能够有效的处理系统运行的过程中故障问题，文章分析了相关问题。
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论文作者:王春鹏 寇磊磊
论文发表刊物:《城镇建设》2019年15期
论文发表时间:2019/11/1
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