三菱PLC在钢筋网焊机控制系统中的应用分析
日期：2009-9-3 22:20:34 点击：
来源：中国自动化网
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1 引言
在建筑业、高速铁路、公路、机场、水利电力、市政建设等领域中，传统的作业方法是整齐地将矫直裁剪好的钢筋一根根地纵横排列好，用铁丝把它们扎成网格，然后，再把一个个的交叉点焊接起来，这种作业方法的劳动强度大，生产效率低，而且耗费大量的钢材。
钢筋焊接网是十九世纪中叶欧洲首创的一种在工厂中焊接形成的网状钢筋制品，钢筋焊接网是利用先进的微机编程控制技术、检测技术和气动技术，将普通低碳冷拔钢筋、冷轧带肋钢筋在纵横筋的交叉点处用电阻熔接法焊接而成;它是一种新型、高效、节能、强化混凝土结构的建筑用材，具有提高结构强度，节省钢材，节省劳动力，运输方便，施工便捷、安全，网格排列尺寸精度高等特点，以专业化、规格化生产，综合性价比高，经久耐用，抗松散变形，抗冲击;增加握裹力，刚性好;受气候影响较小，使整个施工现场整齐美观，已广泛应用于工业和民用建筑、混凝土路面、机场跑道、隧道、混凝土管、桥面铺装、水利、电力坝基、码头、仓库、污水处理池、围栏等领域。在工程实践中显示了其节省钢材、简化施工、缩短工期、提高工程质量和经济效益等特点。
生产钢筋焊接网的专用设备是钢筋网焊机，我国在消化引进国外设备的基础上研发了国产的钢筋网焊机，其操作简单，维护方便，价格低廉（仅相当于引进同类设备的10%～20%）,得到了较好的应用。本文以江苏省某机械厂的钢筋网焊机继电器控制系统改造为例，介绍三菱PLC在其控制系统中的应用。
2 系统简介
本焊机由经线进料、纬线自动落料机构，上、下电极，牵引工作台，焊接变压器，液压系统，送网机构，翻网机构和冷却系统等组成。
经纬（纵横）方向钢筋通过经线进料、纬线自动落料机构送料;上电极是活动的，下电极被固定在电极座上，当上电极向下压紧钢筋而与下电极啮合时通电即对钢筋进行焊接;当一张钢筋网焊接好后，牵引工作台将网片拉出;焊接变压器给上下电极提供工作电源;钢筋网焊机中的上电极升降、工作台拉网、抬网以及翻网均采用液压控制系统;送网机构是将焊好的钢筋网从工作台上拖出，送进翻网机构中去;翻网机构将焊好的钢筋网堆叠在平板车上;变压器、上电极块、导电方棒、下电极铜板等都应冷却，这由水泵统一供水循环冷却。
3 PLC的应用
3.1 钢筋网焊机的工作流程
钢筋网焊机的工作流程如图1所示。
图1 钢筋网焊机的工作流程图
用钢筋网焊机来焊接钢筋网片的步骤为：先开启冷却泵电机，再开启主、副油泵电机，用步进电机调整好钢筋纬线间距;把经向钢筋穿入焊机的进料口，并穿到电机头至限定位置，把纬向钢筋加入料架，并倒进落丝槽中。先使横梁（上电极）空动作一次，钢筋被抛入定位装置中，将操作方式选择开关拨至连续位置，按下焊接启动按钮，焊网机就开始自动焊接。当焊好一张网片后，由送网机构把网片送进叠网托架中，托架翻转，网片叠在平板车上。
3.2钢筋网焊机PLC控制系统的软硬件设计
（1） PLC的选择
产生输入控制信号的输入设备有：操作方式转换开关;手动时运动的选择开关;步进电机运动快慢和运动步数选择开关;位置检测元件;冷却泵电机启、停按钮，主、副油泵电机启、停按钮，送网电机启、停按钮，焊接开始、停止按钮，步进电机启/停旋钮、正/反转旋钮、移位暂停以及单步控制按钮等。
输出出设备有：控制横梁上/下的电磁阀，控制工作台进/退的电磁阀，控制抬网小油缸向上运动的电磁阀，控制翻网油缸向下运动的电磁阀，分别控制冷却泵电机、主油泵电动机、副油泵电动机、送网电动机的接触器，触发可控硅的继电器等。
钢筋网焊机控制系统共有30多点输入信号，10多点输出信号，这里选用三菱F1–60R，其I/O点数为36/24。
（2） 软件设计
钢筋网焊机PLC控制系统总程序的流程如图2所示。
图2 钢筋网焊机PLC控制系统总程序流程图
根据操作方式，钢筋网焊机的PLC控制总程序可分为冷却泵电机，主、副电动机的启、停;纬向钢筋间距的调整;手动程序和自动程序四大部分。
为使油箱、变压器、导电方棒等得到冷却，必须首先启动冷却泵电动机。
纬向钢筋间距的调整用步进电动机来实现。在这里，驱动步进电动机的脉冲由内部继电器M200,M201和M202组成的三相六拍环形分配器供给（用移位指令来实现）;用步进电动机正反转控制旋钮X500（SB9）与输出点Y030、Y031、Y032配合，实现步进电动机的正反转控制。步进电动机运动的快慢由脉冲的频率控制，而步进电动机运动的步数由内部计数器控制。
当选择手动运行方式时，则执行手动程序，可进行手动操作，对焊机的每一个动作进行单独的控制，例如：当将选择开关拨向上电极上/下位置时，按下焊接启动按钮，则上电极向下运动;按下焊接停止按钮，则上电极向上运动。
图3 钢筋网焊机PLC控制系统的自动焊接程序流程图
当选择单循环或连续运行方式时，均运行自动程序，但单循环运行方式在自动焊完一根纬向钢筋后，回到原始位置即停止焊接;而连续运行方式则在焊完预先设定数量的纬向钢筋后停止焊接。单循环运行和连续运行使用M206可编程存储单元和RS指令功能来控制自动程序的执行过程。若在连续操作方式时，按下焊接开始按钮即置位M206，则自动程序连续循环预先设定的次数后（即焊完一张钢筋网后）停止;若在单循环操作方式时，复位M206，则自动程序执行到焊完一根纬向钢筋后停止。
由于篇幅所限，在此只介绍自动焊接程序流程图，如图3所示。
4 结束语
投入较低的成本，基本不用改动液压系统，使改造后的整套设备结构紧凑，运行稳定可靠，控制焊接和操作方便，提升了自动化水平，降低了劳动强度，产生了良好的经济效益。当今世界，科学技术日新月异，产品更新换代的周期越来越短。就拿钢筋网焊机来说，其自动化程度越来越高，操作更直观、安全，很少的人就能完成大量的工作。今后，它将朝着钢筋矫直、焊接、定尺切网、翻网、叠网有机结合成为一体的方向发展。
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在建筑业、高速铁路、公路、机场、水利电力、市政建设等领域中，传统的作业方法是整齐地将矫直裁剪好的钢筋一根根地纵横排列好，用铁丝把它们扎成网格，然后，再把一个个的交叉点焊接起来，这种作业方法的劳动强度大，生产效率低，而且耗费大量的钢材。
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钢筋焊接网是十九世纪中叶欧洲首创的一种在工厂中焊接形成的网状钢筋制品，钢筋焊接网是利用先进的微机编程控制技术、检测技术和气动技术，将普通低碳冷拔钢筋、冷轧带肋钢筋在纵横筋的交叉点处用电阻熔接法焊接而成;它是一种新型、高效、节能、强化混凝土结构的建筑用材，具有提高结构强度，节省钢材，节省劳动力，运输方便，施工便捷、安全，网格排列尺寸精度高等特点，以专业化、规格化生产，综合性价比高，经久耐用，抗松散变形，抗冲击;增加握裹力，刚性好;受气候影响较小，使整个施工现场整齐美观，已广泛应用于工业和民用建筑、混凝土路面、机场跑道、隧道、混凝土管、桥面铺装、水利、电力坝基、码头、仓库、污水处理池、围栏等领域。在工程实践中显示了其节省钢材、简化施工、缩短工期、提高工程质量和经济效益等特点。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
生产钢筋焊接网的专用设备是钢筋网焊机，我国在消化引进国外设备的基础上研发了国产的钢筋网焊机，其操作简单，维护方便，价格低廉（仅相当于引进同类设备的10%～20%）,得到了较好的应用。本文以江苏省某机械厂的钢筋网焊机继电器控制系统改造为例，介绍三菱PLC在其控制系统中的应用。
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2 系统简介
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本焊机由经线进料、纬线自动落料机构，上、下电极，牵引工作台，焊接变压器，液压系统，送网机构，翻网机构和冷却系统等组成。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
经纬（纵横）方向钢筋通过经线进料、纬线自动落料机构送料;上电极是活动的，下电极被固定在电极座上，当上电极向下压紧钢筋而与下电极啮合时通电即对钢筋进行焊接;当一张钢筋网焊接好后，牵引工作台将网片拉出;焊接变压器给上下电极提供工作电源;钢筋网焊机中的上电极升降、工作台拉网、抬网以及翻网均采用液压控制系统;送网机构是将焊好的钢筋网从工作台上拖出，送进翻网机构中去;翻网机构将焊好的钢筋网堆叠在平板车上;变压器、上电极块、导电方棒、下电极铜板等都应冷却，这由水泵统一供水循环冷却。
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3 PLC的应用
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3.1 钢筋网焊机的工作流程
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钢筋网焊机的工作流程如图1所示。
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图1 钢筋网焊机的工作流程图
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用钢筋网焊机来焊接钢筋网片的步骤为：先开启冷却泵电机，再开启主、副油泵电机，用步进电机调整好钢筋纬线间距;把经向钢筋穿入焊机的进料口，并穿到电机头至限定位置，把纬向钢筋加入料架，并倒进落丝槽中。先使横梁（上电极）空动作一次，钢筋被抛入定位装置中，将操作方式选择开关拨至连续位置，按下焊接启动按钮，焊网机就开始自动焊接。当焊好一张网片后，由送网机构把网片送进叠网托架中，托架翻转，网片叠在平板车上。
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3.2钢筋网焊机PLC控制系统的软硬件设计
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（1） PLC的选择
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产生输入控制信号的输入设备有：操作方式转换开关;手动时运动的选择开关;步进电机运动快慢和运动步数选择开关;位置检测元件;冷却泵电机启、停按钮，主、副油泵电机启、停按钮，送网电机启、停按钮，焊接开始、停止按钮，步进电机启/停旋钮、正/反转旋钮、移位暂停以及单步控制按钮等。
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输出出设备有：控制横梁上/下的电磁阀，控制工作台进/退的电磁阀，控制抬网小油缸向上运动的电磁阀，控制翻网油缸向下运动的电磁阀，分别控制冷却泵电机、主油泵电动机、副油泵电动机、送网电动机的接触器，触发可控硅的继电器等。
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钢筋网焊机控制系统共有30多点输入信号，10多点输出信号，这里选用三菱F1–60R，其I/O点数为36/24。
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（2） 软件设计
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钢筋网焊机PLC控制系统总程序的流程如图2所示。
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图2 钢筋网焊机PLC控制系统总程序流程图
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根据操作方式，钢筋网焊机的PLC控制总程序可分为冷却泵电机，主、副电动机的启、停;纬向钢筋间距的调整;手动程序和自动程序四大部分。
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为使油箱、变压器、导电方棒等得到冷却，必须首先启动冷却泵电动机。
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纬向钢筋间距的调整用步进电动机来实现。在这里，驱动步进电动机的脉冲由内部继电器M200,M201和M202组成的三相六拍环形分配器供给（用移位指令来实现）;用步进电动机正反转控制旋钮X500（SB9）与输出点Y030、Y031、Y032配合，实现步进电动机的正反转控制。步进电动机运动的快慢由脉冲的频率控制，而步进电动机运动的步数由内部计数器控制。
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当选择手动运行方式时，则执行手动程序，可进行手动操作，对焊机的每一个动作进行单独的控制，例如：当将选择开关拨向上电极上/下位置时，按下焊接启动按钮，则上电极向下运动;按下焊接停止按钮，则上电极向上运动。
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图3 钢筋网焊机PLC控制系统的自动焊接程序流程图
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当选择单循环或连续运行方式时，均运行自动程序，但单循环运行方式在自动焊完一根纬向钢筋后，回到原始位置即停止焊接;而连续运行方式则在焊完预先设定数量的纬向钢筋后停止焊接。单循环运行和连续运行使用M206可编程存储单元和RS指令功能来控制自动程序的执行过程。若在连续操作方式时，按下焊接开始按钮即置位M206，则自动程序连续循环预先设定的次数后（即焊完一张钢筋网后）停止;若在单循环操作方式时，复位M206，则自动程序执行到焊完一根纬向钢筋后停止。
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由于篇幅所限，在此只介绍自动焊接程序流程图，如图3所示。
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4 结束语
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投入较低的成本，基本不用改动液压系统，使改造后的整套设备结构紧凑，运行稳定可靠，控制焊接和操作方便，提升了自动化水平，降低了劳动强度，产生了良好的经济效益。当今世界，科学技术日新月异，产品更新换代的周期越来越短。就拿钢筋网焊机来说，其自动化程度越来越高，操作更直观、安全，很少的人就能完成大量的工作。今后，它将朝着钢筋矫直、焊接、定尺切网、翻网、叠网有机结合成为一体的方向发展。
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