1、自動(dòng)化在重型機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用,2009.11.17,主要介紹內(nèi)容,1.結(jié)合PLC可編程序控制器介紹 PLC的構(gòu)成在項(xiàng)目中使用和作用(以西門子為例) 2.檢測(cè)元件工作原理和在項(xiàng)目中的使用 3.國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和國(guó)外一些理論和觀念,企業(yè)和學(xué)校,踏入社會(huì)后面臨的將是全新的環(huán)境，關(guān)鍵要做好（和你們現(xiàn)在相關(guān)）： 1.知識(shí)面。 你一定對(duì)學(xué)過(guò)的東西有個(gè)面的了解，可以不精通。 比如說(shuō)三相異步電動(dòng)機(jī)的單相不能獨(dú)立穿入單根鋼管（渦流）,2.人際關(guān)系 同事關(guān)系、上下級(jí)關(guān)系、社會(huì)關(guān)系等 處理好同事關(guān)系：對(duì)你工作能力的提高、心情的愉悅大有益處。 處理好上下級(jí)關(guān)系：對(duì)你工作價(jià)值的體現(xiàn)大有幫組，很大程度上你工作的好壞由他們說(shuō)了

2、算。 有一些對(duì)外的工作還需要處理好社會(huì)關(guān)系。,自動(dòng)化,自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它和控制、信息、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)等都有著十分密切的關(guān)系，而其中又以控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的影響最大。 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是：計(jì)算機(jī)、電子、檢測(cè)技術(shù)水平的提高，將會(huì)使自動(dòng)化水平得到跟進(jìn)一步提高。,機(jī)械行業(yè)動(dòng)力源： 1.電機(jī)（最主要）。 交流電機(jī)是趨勢(shì)，維護(hù)比較容易，成本較高。控制技術(shù)已經(jīng)成熟。 直流電機(jī)控制技術(shù)要比交流成熟的早，維護(hù)工作量大要定期檢查和維護(hù)，成本相對(duì)要低。 2.液壓缸和液壓馬達(dá) 利用液壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，擠壓機(jī)；設(shè)備鎖緊壓緊等機(jī)構(gòu)；較輕物料小范圍移動(dòng),3.氣動(dòng)缸或馬

3、達(dá)（使用相對(duì)較少） 輕工業(yè)場(chǎng)合使用較多 控制核心則是PLC,PLC組成,電源、底板或機(jī)架 、存儲(chǔ)器 CPU I/O模板 功能模板 通訊模板 編程器及編程軟件,電源、底板或機(jī)架 、存儲(chǔ)器,主機(jī)架有電源模塊，主要給背板提供電源；S7-300使用的是導(dǎo)軌， S7-400使用的是機(jī)架。 存儲(chǔ)器：主要用來(lái)儲(chǔ)存程序。,CPU,CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存

4、貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。,1臺(tái)獨(dú)立設(shè)備最少有1個(gè)CPU,有時(shí)候1個(gè)設(shè)備也有可能有幾個(gè)CPU組成。多個(gè)CPU間通過(guò)通訊來(lái)協(xié)調(diào)配合工作 見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)圖 多CPU目的有如下可能：加快計(jì)算速度、能獨(dú)立工作,I/O模板,PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀

5、態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。,I/O模板作用： 1.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件（接近開(kāi)關(guān)、熱檢、凸輪開(kāi)關(guān)） 2.流體信號(hào)（壓力、溫度、流量） 3.操作元件 4.開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn) 6.中間繼電器 打開(kāi)看圖,功能模板,西門子FM、SM系列，集成和具有了某些功能的模塊。如計(jì)數(shù)、位置控制。包括步進(jìn)和伺服電機(jī)控制。模塊能部含有處理器。 如SM338模塊，能把SSI信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)。,通訊模板,用來(lái)2個(gè)或多個(gè)CPU間的通訊，西門子主要有DP和以太網(wǎng)兩種通訊模板。 我們可以使用以太網(wǎng)通訊模塊

6、和以太網(wǎng)交換機(jī)把整個(gè)車間電氣控制組成到1起。這樣在車間有以太網(wǎng)的任一地方都可以了解設(shè)備動(dòng)態(tài)、編制和監(jiān)控程序。 看網(wǎng)絡(luò)圖,編程器和編程軟件,編程器：筆記本或?qū)Ｓ迷O(shè)備，通過(guò)PC適配器連接設(shè)備。 編程軟件：打開(kāi)軟件演示硬件組態(tài)等。,傳感器技術(shù),1.接近開(kāi)關(guān) 2.編碼器 3.光電開(kāi)關(guān) 4.直線位移 5.凸輪開(kāi)關(guān) 6.限位開(kāi)關(guān),接近開(kāi)關(guān),有一種能對(duì)接近它物件有“感知”能力的元件，利用這種對(duì)物體接近具有敏感特性使開(kāi)關(guān)達(dá)到導(dǎo)通或關(guān)斷的目的開(kāi)關(guān)，這就是接近開(kāi)關(guān)。,接近開(kāi)關(guān)區(qū)別,工作原理區(qū)分：電感式、電容式，電感式用來(lái)檢測(cè)金屬物體，電容式用來(lái)檢測(cè)非金屬物體。 機(jī)械行業(yè)使用的基本都是電感式,安裝方式區(qū)分：齊平式和

7、非齊平式，（額定感應(yīng)距離 sn、直徑d）安裝兩接近開(kāi)關(guān)之間或接近開(kāi)關(guān)和安裝支架及接近開(kāi)關(guān)和被測(cè)對(duì)象周圍間物體間的距離關(guān)系如下圖所示,齊平式安裝 非齊平式安裝,機(jī)械行業(yè)使用的大部分是非齊平式的接近開(kāi)關(guān)，是出于成本的考慮，非齊平式的接近開(kāi)關(guān)價(jià)格要便宜； 要注意得是機(jī)架內(nèi)設(shè)備安裝空間比較小的地方或其他特殊情況下，要使用齊平式的接近開(kāi)關(guān)。,外形：圓柱型、方形和扁平型：,圓柱型也有粗細(xì)之分，粗的檢測(cè)距離要遠(yuǎn)一些，一般8-30mm；扁平型檢測(cè) 距離一般在30-50mm 之間；方形檢測(cè)距離在50-80mm 之間。,扁平型 方形,工作方式：普通型和耐壓型 耐壓型齊平式接近開(kāi)關(guān)多用油缸中的 活塞位置檢測(cè)，檢測(cè)距

8、離比較短一般不 大于2mm。,在無(wú)縫管生產(chǎn)線上接近開(kāi)關(guān)主要于位置保護(hù)、邏輯控制、物料跟蹤。 使用的接近開(kāi)關(guān)基本都屬于電感式、非齊平居多；圓柱型、方形和扁平型外形逐漸變大，檢測(cè)距離也得到加長(zhǎng)。扁平型的接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)距離可以達(dá)到80mm，多用于臺(tái)架上物料信號(hào)檢測(cè)，要求環(huán)境溫度不太高的冷金屬檢測(cè)。 常用的規(guī)格為圓柱、非齊平式接近開(kāi)關(guān)，如在常規(guī)條件下多用直徑為30mm檢測(cè)距離15mm的，因?yàn)樵撘?guī)格產(chǎn)品檢測(cè)距離適中價(jià)格也比較經(jīng)濟(jì)。 另外還有一些在高溫環(huán)境下使用的型號(hào)，環(huán)境溫度可以達(dá)到120。,編碼器,編碼器能被用于測(cè)量長(zhǎng)度，位置，速度或角度等。它把機(jī)械位移量變成電信號(hào)，分為增量型和絕對(duì)型測(cè)量系統(tǒng)。,增量型

9、編碼器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，利用脈沖數(shù)可測(cè)量速度，長(zhǎng)度或位置，多用于電機(jī)的速度反饋和被測(cè)物體單方向運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度的測(cè)量（如板帶變長(zhǎng)度的定尺剪切）。 對(duì)于絕對(duì)型編碼器，所有位置對(duì)應(yīng)于一個(gè)明確的編碼圖。多用于位置（往返運(yùn)動(dòng)）或角度控制。,增量式編碼器碼盤(pán) 絕對(duì)式編碼器碼盤(pán),增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。,絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道刻線，

10、每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。,絕對(duì)值編碼器輸出接口有模擬量輸出、SSI輸出、Profibus-DP輸出、DeviceNet輸出等。其中模擬量輸出、SSI輸出需要對(duì)應(yīng)的接口模塊；Profibu

11、s-DP輸出、DeviceNet輸出都屬于現(xiàn)場(chǎng)總線型編碼器，現(xiàn)場(chǎng)總線型編碼器是多個(gè)編碼器各以一對(duì)信號(hào)線連接在一起，通過(guò)設(shè)定地址， 用通訊方式傳輸信號(hào)，信號(hào)的接收設(shè)備只需一個(gè)接口，就可以讀取多個(gè)編碼器位置信號(hào)。 需要注意的是對(duì)于電氣專業(yè)不同接口的編碼器需要不同的電器配置，不能通用。,光電開(kāi)關(guān),光電開(kāi)關(guān)是光電傳感器的簡(jiǎn)稱，它是 利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射或遮擋光線的物體均可被檢測(cè)。無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中光電開(kāi)關(guān)利用物體對(duì)光的遮擋作用，檢測(cè)物體的通過(guò)個(gè)數(shù)，或物體是否存在。,光電開(kāi)關(guān)可以分為 對(duì)射式 鏡反射式 漫反射式 也可以分為 冷金屬和 熱金屬。,漫反射

12、式光電開(kāi)關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式； 鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)； 對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式

13、光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。,熱金屬檢測(cè)屬漫反射型的紅外線光電產(chǎn)品 ，他依靠接受物體表面發(fā)出的紅外線來(lái)工作。,在無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中（被測(cè)物溫度大于500 ）環(huán)形爐后、穿孔前的管坯，穿孔機(jī)后、軋管機(jī)前的毛管，軋管機(jī)后、在加熱爐前后、定徑機(jī)前的荒管，定徑機(jī)后都是使用熱金屬檢測(cè)來(lái)檢測(cè)物料的有無(wú)； 矯直機(jī)前后或冷加工區(qū)多使用對(duì)射式或鏡反射式光電開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)； 在不好安裝對(duì)射式的接收器和鏡反射式的鏡片的場(chǎng)合也可以使用漫反射式的。,介紹273軋機(jī)項(xiàng)目,國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和國(guó)外一些理論和觀念,單機(jī)架軋機(jī)國(guó)內(nèi)已經(jīng)成熟（如ACCER三輥軋管機(jī)、Accu-Roll等） 現(xiàn)在國(guó)外比較成熟（MPM二輥連軋管機(jī)、FQM或是PQF三

14、輥連軋輥機(jī)組） 連軋無(wú)論質(zhì)量還是產(chǎn)量都高于單機(jī)架軋機(jī)，國(guó)內(nèi)主要是沒(méi)有大的技術(shù)投入，處于向國(guó)外學(xué)習(xí)的階段。,自動(dòng)壁厚控制（AWC）,在軋機(jī)和張減機(jī)的出口側(cè)配備測(cè)量?jī)x，用以計(jì)算用于計(jì)算通過(guò)軋機(jī)的質(zhì)量流。通過(guò)AWC功能在軋制過(guò)程中控制從里面出來(lái)的軋管的壁厚?？赏ㄟ^(guò)向軋管施加張力的方式調(diào)整壁厚。如果采用新型帶獨(dú)立驅(qū)動(dòng)機(jī)架的張力減徑機(jī)，則用于張力控制的機(jī)架數(shù)量會(huì)盡可能減少，從而盡量減少壁厚受影響的鋼管長(zhǎng)度?？蓮臄?shù)據(jù)庫(kù)下載參數(shù)。用戶可將各個(gè)修正值存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。,重管頭控制（HEC）,由于張力的作用，軋管頭尾會(huì)出現(xiàn)重頭現(xiàn)象。HEC功能可以最大限度降低這種影響，從而提高軋機(jī)產(chǎn)能。通過(guò)一個(gè)運(yùn)算法則向鋼管頭尾施加張力。應(yīng)用該功能時(shí)，需要對(duì)鋼管進(jìn)行高效跟蹤，由于數(shù)據(jù)庫(kù)有周期時(shí)間達(dá)到1ms的高速控制器，因而可以