1、DAPCO 超声波设备 PLC 系统改造方案总结一、 引言DAPCO 超声波探伤设备在冷轧不锈钢管厂钢管探伤中发挥了很大的作用。但其 PLC 控制系统已经老化，超过使用寿命，故障率高，影响正常生产。该控制系统的 PLC 设备早已停产，没有足够的备件来满足设备的运行。PLC 控制程序需要专用的编程器才能使用，目前没有相关的编程器，给设备故障的查找带来困难。没有合适的编程器无法就无法对控制系统进行完善和改进，不能增加新的功能。没有完整的电气控制系统的图纸，不利于点检人员维护。很有必要对其进行升级改造。二、 系统概述DAPCO 超声波钢管自动探伤设备原来中的 PLC 自动控制系统，掌控着整个设备的所
2、有运行动作，是整个设备的神经网络系统，该系统原本采用的是 GE 公司 GENIUS 系列的 PLC 控制系统，共有九个输入输出模块，所有的模块采用串连的方式与 CPU 相连，其中 6 个模块用来控制设备液压和气压动作，2个模块用来控制操作台，还有一个模块用来 PLC 与信号处理系统的通信。控制设备液压和气压动作的前六个模块设计在GE 1 柜，其他 3 个模块设计在 GE2 柜。三、 系统的结构与配置1. 系统的选型及特点根据我公司长期使用自动探伤设备的经验总结，我们在认真分析比较国内外知名公司工控产品的基础上，选用了西门子公司的 SMATIC S7-300 可编程控制器构成的自动控制系统，该系
3、统能够满足该设备在自动控制上的要求。SMATIC S7-300 PLC 作为西门子公司新一代的产品具有以下特点： 功能强：极强的计算性能，完善的指令集，MPI 接口和通过 SMATIC NET 联网的网络能力，功能会更强 快速：指令处理极其快速，功能强大的 CPU 只需要0.3ms 就可以处理 1024 个二进制语句，在面向字处理方面也同样表现出色。 全集成：全部模块化，运行可靠，性能价格比高。2. 系统的组成该自动控制系统主要分为四大部分，第一部分是钢管的转送部分，主要实行钢管从上料台架通过控制交叉臂翻转将钢管传送到探伤辊道上。第二部分是两个探头起落架的控制，主要包括探头起落架给水给气的控制
4、，起落架起落的控制以及起落架加紧的控制。第三部分是辊道的控制，包括辊道前进后退的控制，辊道速度的控制和辊道翻转板的控制。第四部分是操作平台的控制，包括各种控制按钮、控制指示灯和急停按钮。该系统主要由一个主机架和一个扩张机架组成，其中的通信采用 MPI 通讯。编程用的工控机与 PLC 通讯也采用MPI 通讯总线进行通讯。如图 1图 13. 系统工艺流程开始上料到辊道传送到位开始探伤探伤结束下料到台架结束图 2工艺流程如图 2 所示，首先钢管经过交叉臂将钢管翻转到辊道上，通过辊道的传送钢管管端到达一号起落架下方，两个起落架下落，辊道前进以探伤速度进行探伤，二号起落架探伤结束抬起，一号起落架探伤结束
5、抬起。辊道将钢管传送到辊道末端，翻转架将钢管翻转至出料台架。4. PLC 配置整个控制系统一共有 110VAC 数字输入点 12 个，110VAC 数字输出点 14 个，24DC 数字输入点 66 个，24DC 数字输出点 26 个，模拟量输入 2 个通道。根据输入输出点名称 数量 说明PS 307 10A 1 负载电源 120 / 230 VAC:24 VDC / 10 ACPU 315-2DP 1 128 KB 工作内存; 0.1ms/1000 条指令; MPI+ DP 连接AI4/AO2 1 模拟量输入/输出模块 AI4/12 位 + AO2/12 位DI32xDC24V 2 数字量输入
6、模块 DI32 24 VDI16xDC24V 1 数字量输入模块 DI16 24 VDO32xDC24V/0.5A 1 数字量输出模块 DO32 24V/0.5ADO16x 继电器输出1 数字量输出模块 16 x 继电器输出 24 VDC / 2 A，120 V / 2 ADI16xAC120V 1 数字量输入模块 DI16 120 VACMPI 10m 编程电缆和控制系统的程序的大小，PLC 选用公司大部分控制系统采用的西门子的 PLC， CPU 选用 S7-300 系列的 315-2DP。该 CPU 具备 128 KB 工作内存；0.1ms/1000 条指令；MPI+ DP 连接(DP 主
7、站或 DP 从站)；多排最多可组态 32 个模块；用于直接数据交换的发送和接收功能、恒定总线循环时间、路由、S7 通讯(可加载的 FB/FC)、固化程序 V2.0； 同时可作为 SIPLUS 模块。需要的模块如表 15. 系统软件构成系统的软件构成主要是指下位机的 PLC 控制软件，软件为 STEP V5.4，它主要是完成系统的组态和编程。下位机PLC 控制软件用来生产工艺的全部任务，该软件开发的好坏直接关系到探伤自动化系统的成败问题。采用 SIEMENS公司的 STEP V5.4 工具包开发出梯形图控制软件，来达到生产的要求。四、 结论超声波自动探伤系统控制系统结构复杂，控制任务多，输入输出点量大，逻辑繁琐。采用功能强、安全系数高的SIEMENS SIMATIC S7300 可编程控制器，取代原来的旧 PLC完美的实现了超声波探伤系统的自动控制，系统性能优良，操作方便可靠，保障了生产的顺利进行。与原系统相比，整个系统更加先进合理，可靠高，并节省了维修开支和备件费用，经济效益十分显著。同时通过预留通信接口，可以与工业以太网或现场总线互联，构成分布式测控系统，实现无人监控，提高生产管理水平。
