16.3MN 油挤压机程序的改进及应用
运用西门子WINCC V6.0组态软件及STEP5.2编程软件可以对16.3MN油挤压机程序的改进，解决难熔金属及其合金棒材、管材和型材的热挤压生产中存在的挤压机与感应炉之间不能通讯及挤压机操作人员过多的问题，以提高设备工效，节省人力。
16.
3MN油挤压机是国防科工委“高新—1”工程建设研制保障的主要设备之一,适用于钛、钼、钽、铌、锆、铪等难熔金属及其合金棒材、管材和型材的热挤压生产。在备料——感应炉加热——挤压机挤压——矫直机矫直的工艺流程中，挤压工序直接影响着产品的质量，挤压机的高效、稳定可靠也决定着产品的成本及生产效率。
控制系统硬件、软件构成
硬件构成
本挤压机采用上位工业控制计算机和可编程控制器PLC两级控制方式。上位机选用研华触摸屏查询一体工控机，通过PROFBIUS-DP现场总线与PLC的MPI/DP接口连接，进行相互间的通讯，实现挤压机状态监视、综合故障显示、报警信息记录及工艺参数的设定、上传、下载、显示、储存等功能。
PLC控制系统以西门子S7
-300可编程控制器为控制核心，由1个S7-300(CPU315-2DP)主板及1个S7-300扩展板组成主站，4个ET200M从站及4个WAGO从站，采用PROFBIUS-DP现场总线技术实现整个网络的主从站分布式I/O控制。
软件构成
上位机组态软件以西门子WINCC V6.0设计监视画面和过程控制变量，它不仅有监控和数据采集功能，而且具有组态、开发和开放功能。
PLC系统软件选用西门子STEP7 5.2编程软件包，用模块式编程，完成硬件组态、参数设置、PLC程序编制、监视和文档处理。程序块包括组织块、系统诊断块、功能块、数据块及压力、速度、位移、温度比例转换块等。
试运行存在的问题
本挤压机2006年5月安装调试结束，经过半年的试运行，设备基本满足难熔金属材料热挤压生产工艺的要求，但个别方面仍需要进一步的完善与改进，具体问题如下：
■挤压机与中频感应炉之间不能通讯。当锭坯加热完后需要出炉时，感应炉不能发送一个“请求出炉”信号给挤压机主操作员，挤压机也不能应答一个“允许出炉”或“禁止出炉”信号给感应炉操作员。因此，生产现场需要专人指挥协调两个设备间的衔接，设备操作员距离较远，现场噪音很大，指挥相当的困难。如果锭坯出炉太早，则锭坯温度下降过快，引起挤压失败或诱发安全事故。如果锭坯出炉不及时，挤压机空负荷等待会造成设备资源的浪费（挤压机每小时耗电1100KWH）。
■挤压机配备三名操作员，分别在设备的不同位置完成主机、辅机及机后系统的操作。机后操作主要完成挤压制品的出料、传送、下料等简单动作，技术含量低，由专人操作造成人力资源的浪费。如何有效合理的利用设备资源，提高自动化程度，使设备高效可靠地工作，机后操作系统改造势在必行。
问题分析及解决的措施
通过技术分析，本着现场布线简单、充分利用现有硬件资源的原则，在感应炉的操作面板上安装一个带指示灯的按钮，用4根信号线连接到挤压机PLC从站输入、输出接口上，实现挤压机与感应炉之间I/O通讯，并在触摸屏上监视感应炉的状态。
WINCC组态软件为用户搭建了一个监控及数据采集的自动化平台，通过PROFIBUS网线实现上位机与PLC间的资源共享，S7-300PLC用户程序修改设计操作便捷。因此，可以在上位机触摸屏上设计一个人机操作界面，并对PLC程序适当的修改，用手动开关通过程序将机后操作台屏蔽，由主操作员在触摸屏上完成机后系统的操作。
程序的设计
感应炉监视程序的设计
（1）设计控制流程如图1所示
图1：感应炉监视程序的设计控制流程图
（2）在STEP7软件中用语句表编程语言编写程序如下：
A（
O “请求出炉”I29.7
O“请求出炉指示”M160.5
）
AN T 62
=“请求出炉指示”M160.5
A“请求出炉指示”M160.5
A“允许出炉”M160.6
L S5T#1M
SD T 62
A“请求出炉指示”M160.5
A“允许出炉”M160.6
=“允许出炉指示”Q62.0
（3）在WINCC软件变量管理器中建立“请求出炉指示”及“允许出炉”布尔型过程变量，地址为M160.5及M160.6。
（4）在Wincc软件图形编辑器中设计中频感应炉监控画面(如图2所示)。当感应炉“请求出炉”时，上位机触摸屏上显示“请求出炉”文本及出炉画面，挤压机“允许出炉”应答后，感应炉“出炉指示灯”亮，延时1分钟后“出炉指示灯”灭，上位机触摸屏上显示“正在加热”文本及加热画面，单次循环结束。
图2：中频感应炉监控画面
机后系统操作程序设计
（1）设计控制流程如图3所示。
图3：机后系统操作程序设计控制流程图
（2）根据流程图在STEP7软件中修改机后操作程序块FC11（加粗字体为修改的程序）。
A“操作方式机后手动”I44.0
A“拉出装置松开”I45.7
O
AN “操作方式机后手动”I44.0
A“（触摸屏）拉出装置送开”M160.2
=“中手动拉出装置松开”M11.2
A“操作方式机后手动”I44.0
A“拉出装置夹紧”I45.6
O
AN“操作方式机后手动”144.0
A“（触摸屏）拉出装置夹紧”M160.3
=“中手动拉出装置夹紧”M11.3
A“操作方式机后手动”I44.0
AN“出料辊道下料拉出移/停”I46.0
O
AN“操作方式机后手动”I44.0
A“（触）拉出装置拉出返回”I160.4
= “中手动出料辊道拉出”M11.4
A（
A“操作方式机后手动”I44.0
A“出料辊道下料拉出移/停”I46.0
O
AN“操作方式机后手动”I44.0
AN“（触）拉出装置拉出返回”M160.4
)
AN“拉出装置LS12返回位”I36.3
=“中手动出料辊道拉出复位”M12.0
A“操作方式机后手动”I44.0
AN”出料辊道下料前段下料/停”I46.1
O
AN“操作方式机后手动”I44.0
A“（触摸屏）前段下料”M160.0
=“中手动出料辊道前段下料”M11.5
A（
A“操作方式机后手动”I44.0
A“出料辊道下料前段下料/停”I46.1
O
AN“操作方式机后手动”I44.0
AN“（触摸屏）前段下料”M160.0
)
AN“中手动出料辊道前下料中”M12.3
=“中手动出料辊道前下料复位”M12.2
A“操作方式机后手动”I44.0
AN“出料辊道下料后段下料/停”I46.2
O
AN“操作方式机后手动”I44.0
A“（触摸屏）后段下料”M160.1
=“中手动出料辊道后段下料”M11.6
A“操作方式机后手动”I44.0
A“出料辊道下料后段下料/停”I46.2
AN“中手动出料辊道后下料中”M12.5
O
AN“操作方式机后手动”I44.0
AN“（触摸屏）后段下料”M160.1
AN“中手动出料辊道后下料中”M12.5
=“中手动出料辊道后下料复位”M12.4
（3）在WINCC软件变量管理器中建立“机后液压电机启停”、“过渡辊道电机启停”、“出料辊道电机启停”、“拉出装置松开”、“拉出装置夹紧”、“拉出装置拉出”、“拉出装置返回”、“前段下料”及“后段下料”等布尔型过程变量，地址分别为Q12.0、M11.1、M11.0、M160.2、M160.3、M160.4、M160.0及M160.1。
（4）在Wincc软件图形编辑器中建立机后系统操作控制画面(如图4所示)，建立动态变量连接，通过触发按钮开关控制相对应的执行机构。
图4
：机后系统操作控制画面
结论
通过对16.3MN油挤压机程序的改进，解决了生产中存在的问题，充分发挥了设备的潜能，使挤压机和感应加热炉实现联动，提高了生产效率及自动化水平，节省了人力资源。整个系统经调试，运行稳定，状态良好，显示、控制功能正确。特别是本系统程序改进投资少，实用性强、在实际中取得良好的效果。本方案已经得到了设备制造商太原重工集团的认可，并在新设备制造中予以采纳，可节省大量的电气元件，减少现场布线，降低设备的制造成本。
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