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觸摸屏在四輥卷板機控制系統中的應用

發布日期:2013-05-07 08:49:24 來源:中國機床網 瀏覽:

 1. 引言
隨著微處理器、計算機和數字通信技術的飛速發展,計算機控制已經擴展到了幾乎所有的工業領域。PLC是以微處理器為基礎的通用工業控制裝置,它的應用面廣、功能強大、使用方便,是當代工業自動化的主要設備之一。【1】PLC已經廣泛的應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統中,PLC在其他領域,例如民用和家庭自動化的應用也得到了迅速的發展。
卷板機是機械加工中的重要設備,應用范圍廣泛,可廣泛應用于石油、石油化工、制藥、冶金、造紙、電力、食品及輕工等工業領域。我們研發的卷板機電氣控制系統具有直觀性、可靠性和較高的性價比,已經大量應用在大型船廠和空調加工廠,經應用證明具有很好效果,提高工人工作效率,產生很大的經濟效益。
2. 工藝流程
本文所討論的四輥卷板機上輥旋轉為機械轉動,下輥和側輥升降為液壓傳動,操作采用電氣集中控制,該機一次上料能完成板料兩端的預變及卷制筒形,弧形工件,還可以對金屬板料進行一定的整形和校平工作,有直接預彎,省事、省料之功效,上輥、下輥、側輥兩端固定旋轉編碼器,將輥旋轉次數轉換成六路高速脈沖信號,傳送到PLC實現邏輯功能。自動控制要求主要有方便的任意點位置的定位,機械本體系統參數修整設置,故障診斷提示功能,簡潔高效的系統操作提示及報警可在操作面板上顯示,系統的啟動、停止以及急停可在任何狀態下進行。經過分析,需要六路高速輸入通道,可以采用兩個性能穩定、成本低廉的西門子S7-200系列的PLC就可以滿足要求。
3. 控制系統硬件配置
PLC選用S7-200 PLC的型號為CPU226 DC/DC/24輸入/16輸出,自帶4個兩相高速計數器(30KHz),兩個RS485接口。
人機界面選用SOLT500D-C彩色觸摸屏,可以與市場上主流PLC廠家的PLC直接通訊(正是由于其兼容性強才決定選用此產品),還可以通過MODBUS協議跟單片機直接通訊。SOLCN觸摸屏軟件esol5.8,支持離線模擬功能,在沒有觸摸屏的情況下,可以在電腦上模擬編輯好的程序,使用起來非常方便。
4. 控制系統軟件設計及功能
系統的軟件主要由觸摸屏參數設置和流程實時檢測及PLC采集現場信息進行邏輯控制。觸摸屏軟件主要有系統圖、工藝參數實時顯示、參數設置、系統簡介、報警、診斷等畫面,這些畫面可以讓工人直觀方便的掌握機器運行狀態,也可以方便用戶進行后期的設備維護。如圖4、圖5、圖6所示部分子畫面。 
PLC采集現場信號,進行邏輯控制,實時輸出控制量,達到控制目標。控制系統的邏輯關系在STEP7—Micro/WINV4.0環境下設計PLC的梯形圖,實現邏輯自動控制。下面給出部分主要程序的梯形圖。
4.1 PLC 程序設計
本系統需要輸入六路高速計數信號,一個S7-200 PLC不能滿足要求,通過兩個西門子PLC組網來解決這個問題。兩個PLC組網的通信程序可以由S7-200指令向導的NETR/NETW功能創建,在每個掃描周期內使用SM0.0即可在主程序中調用此子程序。



(圖1)
旋轉編碼器是高速脈沖信號,PLC低速輸入端口無法捕捉,必須使用內置高速脈沖信號計數器,圖1中,Network1為從PLC高速計數器HSC0,HSC1,HSC2將接收的旋轉編碼器的脈沖信號傳入主PLC的讀緩沖區VD300,VD304,VD308中,在主PLC中進行邏輯控制。Network2為數據在主PLC處理后傳送至從PLC讀緩沖區。



(圖2)
控制系統參數非常重要,如果由于意外突然斷電丟失數據,將會對生產過程造成很大的損失,為了防止此類情況的發生,本系統設計了六路高速計數器的掉電保持程序。圖2為從PLC的高速計數器HSC0的掉電保持程序,HSC0的傳輸數據存儲區VD1000在傳遞給主PLC的讀緩沖區同時傳入存儲區SMD38,置位SMB37,指定高速計數器HSC0。將PLC數據保存在存儲區中。其它高速計數器同樣做此設計。人機中的配方數據寄存器長度為32K(32768)字節。斷電保存類型。主要用于與PLC指量交換數據,如用于生產工藝控制數據的保存及重新設置等。用戶必須自動計算配方地址的使用情況,不允許重復使用同一地址。【2】



(圖3)
本系統采用了速肯觸摸屏作為人機界面,圖3為觸摸屏控制高速計數器HSC0清零功能,觸摸屏操作的清零按鈕對應的PLC地址M31.0,當觸摸屏按鍵動作時,M31.0的值相應改變,將存儲區SMD38,VD1000清零,SMB37置位,從而實現了清零效果。觸摸屏的其他功能也是指定相應PLC存儲區地址即可。
4.2觸摸屏畫面設計



(圖4)

圖4為觸摸屏手動狀態的界面,左側實時顯示三個輥的坐標值,右側為三個輥坐標的圖形化顯示,下側為油泵電機和主電機的工作狀態。當按下手動按鈕后,觸摸屏界面如圖5所示,三輥的運動狀態變為自動鎖定狀態,不可進行手工操作。



(圖5)

在工作過程中出現任何異常情況,可按操作臺上的急停按鈕進入急停狀態,來保護現場。外部信號或操作失誤自動進入報警畫面,也可手動進入查看。報警時外部紅燈點亮,且屏幕上報警菜單閃爍,提示設備故障點。故障排除后自動返回。如果出現主電機過熱,油泵電機過熱,三輥運動超行程時,也會自動彈出報警界面,如圖6,圖7所示,避免不必要的損失。




(圖6) (圖7)
4.3系統調試
主站PLC RS-485接口與速肯觸摸屏COM0用電纜直接連接通信,兩個PLC直接設成主站從站后通過RS-485進行通訊。筆記本用PC/PPI電纜線與PLC連接,下裝系統的PLC程序,運用SIEMENS Mananger軟件的在線監控功能,在線監控PLC程序的運行狀態,完成系統調試。
根據生產的需要,可以對各輥的上行程保護位置設定,直接輸入需要修正的數值。電機啟動延時,(即電機停止后,慣性運行的時間段)調整時應 >實際時間,單位為100ms。頻敏分離時間(即電機帶頻敏啟動器運行的時間,根據電機實際額定速度接近到達時間而定),調整時應 <實際需要時間,單位為100ms。位置比與跟蹤誤差值修正,默認脈沖/位置比設置為1,自動跟蹤誤差設置為1。
5. 結束語
根據WB12N-12X2500卷板機型卷板機的特點進行設計的電氣控制系統,具有投資小,安裝調試簡單,可靠性高,目前該控制系統在多家空調生產廠家,大型船廠等地方,運行穩定可靠,獲得滿意的效果。

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