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PLC在焙燒爐燃燒站中的應(yīng)用

可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC或PC，是一種以微處理器為核心器件的過(guò)程控制裝置，主要用于生產(chǎn)過(guò)程中按時(shí)間順序控制或邏輯控制的場(chǎng)合，以取代復(fù)雜的繼電器控制裝置。PLC一般采用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、指令表和順序功能表圖（SFC）編程，可以方便地通過(guò)改變控制程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的改進(jìn)和擴(kuò)充，不必改變硬件設(shè)備，具有良好的柔性。它從初的邏輯控制、順序控制已發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通訊及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通訊處理單元、通訊轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。它以構(gòu)成簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、有優(yōu)良的抗*力，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境等特點(diǎn)，越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。

　　山西鋁廠3#焙燒爐采用丹麥?zhǔn)访芩构镜臍鈶B(tài)懸浮焙燒爐。焙燒爐是將含水分的氫氧化鋁經(jīng)高溫焙燒成工業(yè)用氧化鋁，它的熱能來(lái)自四套燃燒站，分別為干燥熱發(fā)生器、啟動(dòng)熱發(fā)生器、點(diǎn)火燃燒站和主燃燒站。四套燃燒站都采用德國(guó)西門子S5—95U小型可編程控制器，與Honeywell 的TPS系統(tǒng)連接構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)。下面以3#焙燒爐的干燥熱發(fā)生器為例來(lái)說(shuō)明了編程控制器在焙燒爐的應(yīng)用。

　　二、S5—95U簡(jiǎn)介

　　S5—95U是德國(guó)西門子公司開發(fā)的SIMATIC S5系列控制器中一種小型控制器，其構(gòu)成系統(tǒng)模塊化，使其體積小而功能強(qiáng)大。它不單獨(dú)運(yùn)行，需與其它部件交換數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成廉價(jià)的分布式控制系統(tǒng)。

　　1．組成

　　S5—95U由電源模板、*處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、用戶存儲(chǔ)器、輸入輸出模板（I/O）、編程器及外部設(shè)備組成。本機(jī)有16個(gè)數(shù)字輸入、16個(gè)數(shù)字輸出、8個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出、4個(gè)中斷輸入、2個(gè)記數(shù)輸入，可用擴(kuò)展單元增加其容量，大擴(kuò)展到256個(gè)數(shù)字輸入輸出，通過(guò)接口與過(guò)程控制系統(tǒng)及其它PLC通訊，實(shí)現(xiàn)指令控制和數(shù)據(jù)交換。

　　2．程序的編程及結(jié)構(gòu)

　　S5—95U的控制功能是靠程序的執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)用梯形圖、語(yǔ)句表在個(gè)人計(jì)算機(jī)上編程，也可通過(guò)SIMATIC編程器用語(yǔ)句表編程，然后裝載到PLC的存儲(chǔ)器中。程序采用STEP5語(yǔ)言編程，模塊化結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化編程可完成復(fù)雜的任務(wù)，它把整個(gè)程序分成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的程序塊，這樣可使編程簡(jiǎn)單、容易修改，能使程序部分標(biāo)準(zhǔn)化，程序測(cè)試調(diào)試簡(jiǎn)便。有五種塊類型：

　?。?）組織塊OB（組織管理程序）用以表示操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的接口。分兩大類，一類由系統(tǒng)程序調(diào)用，另一類由用戶調(diào)用。由系統(tǒng)調(diào)用的組織塊用以控制循環(huán)、中斷驅(qū)動(dòng)和定時(shí)驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行，如可編程控制器的重新啟動(dòng)和設(shè)備出錯(cuò)的恢復(fù)等功能塊。由用戶調(diào)用的組織塊如OB3觸發(fā)掃描時(shí)間、OB251PID控制算法，它集成在操作系統(tǒng)中。組織塊不是應(yīng)用程序的一部分，因而不能被讀或修改。

　?。?）順序塊SB（給順序控制編程的特殊塊）

　?。?）程序塊PB（經(jīng)結(jié)構(gòu)化處理的應(yīng)用程序所產(chǎn)生的塊）一些主要程序塊應(yīng)能提供一個(gè)應(yīng)用程序的總貌，與各種工藝相關(guān)的功能則在不同的次級(jí)程序塊中被編程。應(yīng)用程序大部分都由程序塊組成。

　?。?）功能塊FB（一個(gè)控制程序功能需補(bǔ)充操作或用于實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用和特別復(fù)雜的功能）它在程序存貯中只存放一次而可重復(fù)調(diào)用，每次調(diào)用可賦于不同的參數(shù)。其類型有可編程功能塊、集成入操作系統(tǒng)的功能塊和標(biāo)準(zhǔn)化功能塊。

　?。?）數(shù)據(jù)塊（存儲(chǔ)處理控制程序所需的數(shù)據(jù)）

　　3．程序的掃描

　　應(yīng)用程序掃描一般是循環(huán)掃描。在啟動(dòng)程序之前，輸入模板的信號(hào)被讀出并傳送到過(guò)程輸入映象。在執(zhí)行程序后，過(guò)程輸出映象的信號(hào)狀態(tài)被傳送給輸出模板，然后開始一新的程序掃描。它的掃描周期由控制程序的長(zhǎng)短來(lái)決定。此外，還有中斷控制程序處理和時(shí)間控制程序處理。

　　4．程序的裝載和存貯

　　程序裝載到PLC有兩種方法：一種是以編程器在線裝載，另一種是以存貯器子模板裝載，分自動(dòng)和手動(dòng)裝載。自動(dòng)程序裝載是程序由存貯器子模板自動(dòng)裝載到PLC的程序存貯器中。手動(dòng)程序裝載是程序由存貯器子模板拷貝到PLC的程序存貯器中。

　　存貯時(shí)，程序從PLC的程序存貯器拷貝到PLC的程序存貯器中。

　　三、工藝流程及控制要求

　　1．工藝流程

　　濕的氫氧化鋁進(jìn)入文丘里干燥器（由干燥熱發(fā)生器提供熱能），物料水分被蒸發(fā)后，被氣流帶走，文丘里干燥器的出口溫度大約控制在130—160℃范圍內(nèi)。干燥熱發(fā)生器的好壞直接影響氧化鋁的提產(chǎn)。

　　2．控制要求

　　（1）點(diǎn)火過(guò)程控制

　　干燥熱發(fā)生器的點(diǎn)火過(guò)程控制是一典型的順序控制。其啟動(dòng)順序如下：

　　a）煤氣閥V02到啟動(dòng)位置，風(fēng)機(jī)M12啟動(dòng)。

　　b）9秒后，風(fēng)門M11到大。

　　c）40秒后，風(fēng)門M11調(diào)到啟動(dòng)位置。

　　d）煤氣排空閥V05關(guān)，9秒后，泄漏控制開始，運(yùn)行18秒。

　　e）檢漏閥V04開，煤氣噴入，點(diǎn)打火，燃燒運(yùn)行，火焰連續(xù)監(jiān)測(cè)。

　?。?）溫度控制

　　干燥熱發(fā)生器主要靠調(diào)節(jié)進(jìn)入文丘里干燥器的煤氣流量來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的控制。

　　四、控制功能的實(shí)現(xiàn)

　　1．順序控制及邏輯控制

　　順序控制是可編程控制器的主要功能。以前順序控制是采用繼電器、計(jì)數(shù)器、閥門等機(jī)械設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。S5—95U利用基本的邏輯元素和運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，利用定時(shí)器、記時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制功能。干燥熱發(fā)生器的程序包括主順序程序塊、風(fēng)門電機(jī)（M11/M12）控制程序塊、閥門（V02/V03/V04）控制程序塊、煤氣撿漏控制程序塊、報(bào)警聯(lián)鎖程序塊、模擬量的處理等幾部分程序。

　　主程序循環(huán)掃描，通過(guò)主程序調(diào)用其它程序。

　　現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警會(huì)引起啟動(dòng)過(guò)程中斷。如電機(jī)M12報(bào)警、閥V03 V04 V05報(bào)警、火焰報(bào)警、點(diǎn)位置報(bào)警、點(diǎn)電磁閥報(bào)警等。過(guò)程報(bào)警會(huì)引起停車。如煤氣壓力P05報(bào)警、煤氣流量報(bào)警、燃燒風(fēng)流量報(bào)警等。報(bào)警信號(hào)不僅輸出到繼電器，同時(shí)也輸出到可編程控制器的控制面板的指示燈。

　　干燥熱發(fā)生器的起停與焙燒爐其它設(shè)備有聯(lián)鎖，該聯(lián)鎖通過(guò)TPS系統(tǒng)中IPC620的邏輯控制實(shí)現(xiàn)，并直接輸出到可編程控制器的聯(lián)鎖指示燈。

　　2．模擬量的控制及處理

　?。?）V02閥定位器控制，通過(guò)TPS自控系統(tǒng)中回路調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)

　　V02閥在點(diǎn)火過(guò)程中，都處在啟動(dòng)位置，燃燒運(yùn)行后，通過(guò)系統(tǒng)給定值來(lái)自動(dòng)增減閥門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

　?。?）燃燒風(fēng)風(fēng)門的控制，通過(guò)S5—95U可編程控制器實(shí)現(xiàn)

　　燃燒風(fēng)風(fēng)門的控制是根據(jù)檢測(cè)的煤氣流量值，經(jīng)模擬量處理后，按一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由S5—95U計(jì)算出風(fēng)門開度，然后輸出到風(fēng)門。具體處理過(guò)程如下：

　　a）煤氣檢測(cè)流量FT01（脈沖信號(hào)）轉(zhuǎn)換成煤氣流量（電流信號(hào)）

　　b）煤氣流量值的修正

　　c）據(jù)修正后的標(biāo)準(zhǔn)流量FI01計(jì)算出風(fēng)門控制量FC11

　?。?）模擬量的處理

　　S5—95U可編程控制器只做定點(diǎn)運(yùn)算，它的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但程序設(shè)計(jì)比較麻煩。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，為不導(dǎo)致定點(diǎn)數(shù)溢出，必須在編制程序時(shí)，為參加運(yùn)算的數(shù)選擇適當(dāng)?shù)谋壤蜃樱箙⒓舆\(yùn)算的數(shù)和中間結(jié)果的值都符合定點(diǎn)表示法的形式，算出的得數(shù)還需程序人員還原。它的數(shù)字量一般都是二進(jìn)制碼的16位定點(diǎn)數(shù)，可以直接使用STEP5操作進(jìn)行加減和比較運(yùn)算。而標(biāo)準(zhǔn)功能塊則用于這些值的乘除運(yùn)算。所有模擬量的讀入和輸出都通過(guò)模擬輸入輸出模板和標(biāo)準(zhǔn)功能塊FB250讀入和FB251輸出，其數(shù)據(jù)都存入數(shù)據(jù)塊中。模擬輸入模板把模擬過(guò)程信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠處理的數(shù)字值，模擬輸出模板則實(shí)現(xiàn)相反的功能。如模擬輸入量有煤氣壓力P05、煤氣流量F01、風(fēng)流量FT11、閥位反饋值、煤氣溫度T01、煤氣壓力P01等，模擬輸出量有閥位設(shè)定ZY01、面板顯示的流量值FI01、面板顯示風(fēng)流量FI11等。

　　五、功能塊的應(yīng)用

　　1．功能塊的特點(diǎn)

　　功能塊可用處理器的全部操作指令系統(tǒng)對(duì)一個(gè)功能塊編程，只能用語(yǔ)句表對(duì)功能塊編程和存檔，可用圖形表示，可給功能塊賦參數(shù)，功能塊具有名稱等特點(diǎn)。因此，功能塊可充分利用處理器，但另一方面，功能塊不如程序塊那樣容易編程。

　　2．功能塊的編程

　　功能塊采用語(yǔ)句表用編程器來(lái)編程。功能塊分為兩大類：即帶塊參數(shù)的功能塊和不帶功能塊的功能塊。無(wú)塊參數(shù)的功能塊編程在本質(zhì)上同程序塊的編程基本一樣，隨著編程器提示，輸入功能塊名（包含8個(gè)以內(nèi)的字符）。帶塊參數(shù)的功能塊，則在輸入塊名以后應(yīng)該這些塊參數(shù)的名字、參數(shù)類型和數(shù)據(jù)類型。當(dāng)所有塊參數(shù)都引入后，再用控制功能的編程繼續(xù)輸入。

　　3．標(biāo)準(zhǔn)功能塊的應(yīng)用

　　標(biāo)準(zhǔn)功能塊都集成在CPU操作系統(tǒng)中，執(zhí)行速度極快，且不占用戶存儲(chǔ)空間，常用的標(biāo)準(zhǔn)功能塊有模擬量讀入功能塊FB250 RLG： AE、模擬量輸出功能塊FB251 。此外，可編程在運(yùn)算過(guò)程中經(jīng)常還會(huì)用到16位定點(diǎn)碼變換器FB241 COD：16、16位二進(jìn)制乘法FB242 MUL：16、16位二進(jìn)制除法FB243 DIV：16、定點(diǎn)數(shù)到浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換FB15、浮點(diǎn)數(shù)到定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換 FB16、浮點(diǎn)數(shù)相乘FB19、浮點(diǎn)數(shù)相除FB20等標(biāo)準(zhǔn)功能塊。還有一種由用戶編程的功能塊，如V02調(diào)節(jié)閥自動(dòng)增減功能塊FB21和FB22。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，PLC是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化的理想控制器。它的體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)特別是高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評(píng)。作為從事工業(yè)自動(dòng)化的技術(shù)人員，不但要熟悉各種控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，而且還要了解控制對(duì)象的工藝過(guò)程和控制要求。只有這樣，才能設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和維護(hù)好工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，確保氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程安全和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行

PLC在液壓盤式制動(dòng)器總成檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

　　制動(dòng)器是保證摩托車安全行駛的重要部件，現(xiàn)代高速摩托車均采用盤式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器性能的好壞對(duì)摩托車的制動(dòng)安全性起著至關(guān)重要的作用，因此，對(duì)摩托車盤式制動(dòng)器性能的檢測(cè)，是摩托車制動(dòng)系檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分。為了保證摩托車盤式制動(dòng)器的生產(chǎn)質(zhì)量，提高摩托車盤式制動(dòng)器的制動(dòng)安全性能，必須對(duì)摩托車盤式制動(dòng)器的性能進(jìn)行精確的檢測(cè)。由plc和上位機(jī)結(jié)合的檢測(cè)系統(tǒng)，精度高且簡(jiǎn)單可靠。

　　2 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理

　　盤式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面為工作表面的金屬圓盤，即制動(dòng)盤，并被固定在輪轂上。其固定元件是由二到四個(gè)工作面積不大的摩擦塊與金屬背板組成的制動(dòng)塊。這些制動(dòng)塊及其助動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤兩側(cè)夾鉗的鉗型支架中，總稱為制動(dòng)鉗[1]。

　　液壓制動(dòng)器是利用杠桿原理和帕斯卡定律，通過(guò)傳遞并增大操縱力對(duì)車輪產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和摩擦元件間的摩擦阻力，將行駛中摩托車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能，再依靠摩擦元件吸收并釋放熱量，達(dá)到減緩車速或停車的目的。對(duì)制動(dòng)手柄施加外力后，使手柄油缸中的制動(dòng)液產(chǎn)生壓力并通過(guò)油管傳送到制動(dòng)鉗一端的油缸活塞上，活塞推動(dòng)摩擦片夾緊制動(dòng)盤而使車輪產(chǎn)生制動(dòng)[1]。由此可見，制動(dòng)鉗的鉗口力決定著制動(dòng)器的制動(dòng)能力，而鉗口力與手柄位移和手柄力有關(guān)。所以必須從三個(gè)方面對(duì)液壓盤式制動(dòng)器的性能進(jìn)行測(cè)試，即鉗口力、手柄位移和手柄力。液壓盤式制動(dòng)原理圖如圖1所示。

　　圖1 液壓盤式制動(dòng)原理示意圖

　　3 檢測(cè)系統(tǒng)組成

　　本測(cè)試系統(tǒng)主要由檢測(cè)臺(tái)體、plc、上位機(jī)三部分組成，系統(tǒng)組成如圖2所示。

　　圖2 測(cè)試系統(tǒng)組成圖

　　檢測(cè)臺(tái)體主要由檢測(cè)臺(tái)架、夾具、手柄力及鉗口力傳感器、手柄位移傳感器、極限開關(guān)、電機(jī)、氣缸等組成[3]，是檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　上位機(jī)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其主要利用良好的圖形用戶界面，顯示手柄力及鉗口力的大小和手柄位移等參數(shù)和對(duì)應(yīng)的曲線，并且向plc發(fā)出控制指令。

　　plc是該系統(tǒng)的下位機(jī)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)高速數(shù)據(jù)采集(控制手柄的位置)，實(shí)現(xiàn)邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)、等功能，通過(guò)串行通訊口向上位機(jī)傳送plc工作狀態(tài)及有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)從上位機(jī)接受指令，向警報(bào)器、打印機(jī)等發(fā)出命令，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的管理，提高了plc的控制能力和控制范圍，使整個(gè)系統(tǒng)成為集散控制系統(tǒng)。

　　當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后整個(gè)測(cè)試過(guò)程由plc控制自動(dòng)進(jìn)行，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)制動(dòng)手柄進(jìn)行模擬制動(dòng)，同時(shí)手柄力及鉗口力傳感器、手柄位移傳感器獲得的檢測(cè)模擬信號(hào)傳輸?shù)絧lc的模擬模塊，plc通過(guò)rs485/232接口與上位機(jī)通信，plc把傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，顯示器上分別顯示手柄力及鉗口力的大小和手柄位移等參數(shù)和對(duì)應(yīng)的曲線，當(dāng)設(shè)定電機(jī)運(yùn)行時(shí)間結(jié)束時(shí)電機(jī)停止且反轉(zhuǎn)使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位，極限開關(guān)起限位保護(hù)作用，當(dāng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)手柄與極限開關(guān)接觸時(shí)，電機(jī)自動(dòng)停止，若有檢測(cè)結(jié)果超出設(shè)定合格值，報(bào)警器會(huì)及時(shí)報(bào)警。

　　4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　主控制器采用西門子plc，s7-300系列plc功能強(qiáng)大，采用模塊化設(shè)計(jì)，有*處理單元(cpu)、各種信號(hào)模塊(sm)、通信模塊(cp)、功能模塊(fm)、電源模塊(ps)、接口模塊(im)等，有多種規(guī)格的cpu可供選擇。siemens s7-300，它是一種積木式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)構(gòu)成和擴(kuò)展都十分方便[2]。

　　3.1 系統(tǒng)硬件配置

　　s7-300主要配置如下：電源模塊選用ps3075a；*處理模塊(cpu)選用cpu313c-2dp；數(shù)字量輸入模塊(di)選用sm321 di16xdc24v；數(shù)字量輸出模塊(do)選用sm322 do16xdc24v/0.5a；模擬量輸入/輸出模塊(ai/ao)：選用sm334。

　　3.2 i/o定義與編程設(shè)計(jì)

　　plc的輸入、輸出端子分配情況如附表所示。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　整個(gè)系統(tǒng)基于plc及上位機(jī)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)的數(shù)字化顯示，檢測(cè)更快速準(zhǔn)確，降低操作復(fù)雜度。上位機(jī)提供了軟件支持，能夠?qū)崿F(xiàn)完善的監(jiān)控功能，進(jìn)行管理并提供友好的人機(jī)接口。所有的系統(tǒng)參數(shù)報(bào)警故障信息等都可以通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控。進(jìn)一步提高了系統(tǒng)集成度可靠性，降低了其復(fù)雜性，上位機(jī)與plc實(shí)時(shí)通信參與控制，全面提高了企業(yè)信息化和測(cè)試設(shè)備的自動(dòng)化水平。

引言：隨著塑料加工行業(yè)在我國(guó)的迅速發(fā)展，注塑成型設(shè)備的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。為了提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)代化的注塑機(jī)都配置了機(jī)械手。機(jī)械手能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制使其安裝預(yù)定要求輸送制品或操持工具進(jìn)行生產(chǎn)操作的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。本文介紹用奧越信PLC控制的注塑機(jī)機(jī)械手，利用PLC靈活控制的特點(diǎn)，行走部分配置滑線導(dǎo)軌，采用斜齒輪齒條傳動(dòng)和變頻調(diào)速控制。

　　1、機(jī)械手的組成

　　注塑機(jī)械手的組成一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、位置檢測(cè)系統(tǒng)等組成。執(zhí)行和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是為了完成機(jī)械手手臂的正常功能而設(shè)計(jì)，通過(guò)液壓動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到取物放物的功能。控制系統(tǒng)則是注塑機(jī)械手的核心，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照預(yù)定的工藝進(jìn)行操作。位置檢測(cè)裝置主要用于控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，再通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到所需的精度控制。

　　2、注塑機(jī)機(jī)械手動(dòng)作示意圖

　　1-原點(diǎn)；2、9-下降；3、5-物件取出；4-吸盤；

　　6、11-上升；7-橫行；；8、12-回旋；10-夾取物件；13-橫行回走

　　3、控制要求

　　一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作循環(huán)包含了上圖所示13個(gè)基本動(dòng)作。對(duì)于不同的情況，機(jī)械手的工作方式需要有多種選擇以應(yīng)對(duì)工作要求的變化。根據(jù)機(jī)械手的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作情況，程序必須考慮以下幾種功能：1)自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種基本工作模式；2)程序還必須提供回原點(diǎn)的功能；3)為了便于機(jī)械手動(dòng)作的單步調(diào)試，程序必須提供單步運(yùn)行的功能；4)為了配合注塑機(jī)工作的某些特殊需要，程序必須提供單周期運(yùn)行的功能。

　　4、控制系統(tǒng)

　　本設(shè)計(jì)采用了奧越信224CCPU(自帶14DI/10DO）為主控，對(duì)注塑機(jī)械手進(jìn)行編程控制，基本單元、外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量多不超過(guò)7個(gè)。采用PLC控制的大特點(diǎn)就是體積小，功能強(qiáng)，響應(yīng)速度快，可靠性高。不需要對(duì)硬件環(huán)境做大的改變，隨時(shí)可依生產(chǎn)工藝的不同要求而修改，并具有可擴(kuò)展性。下圖為I/O分配表，用戶可根據(jù)該表進(jìn)行編程（僅供參考，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)另行修改）

　　編寫程序時(shí)，對(duì)于每個(gè)動(dòng)作的控制點(diǎn)必須要正確，避免引起調(diào)試時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)，程序可根據(jù)上圖的分配點(diǎn)進(jìn)行編寫，編寫時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工藝所需要的動(dòng)作也進(jìn)行編寫，采用人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控與操作，這里*使用組態(tài)王畫面軟件。

　　結(jié)束語(yǔ)：本設(shè)計(jì)利用十分成熟的PLC技術(shù)和變頻器調(diào)速技術(shù)以及十分成熟*的機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件，讓注塑機(jī)械手變得更加靈活與滿足客戶的需求。注塑機(jī)械手是為注塑生產(chǎn)自動(dòng)化專門配備的機(jī)械，它可以在減輕繁重的體力勞動(dòng)、改善勞動(dòng)條件和安全生產(chǎn)；提高注塑成型機(jī)的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力等方面起到極其重要的作用。

結(jié)構(gòu)緊湊、功能全面等特點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用，能夠保障現(xiàn)有投資的*安全。由于該控制器具有可擴(kuò)展的靈活設(shè)計(jì)，符合工業(yè)通訊高標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，以及全面的集成工藝功能，因此它可以作為一個(gè)組件集成在完整的綜合自動(dòng)化解決方案中。

通訊模塊集成工藝

集成的 PROFINET 接口用于編程、HMI 通訊和 PLC 間的通訊。此外它還通過(guò)開放的以太網(wǎng)協(xié)議支持與第三方設(shè)備的通訊。該接口帶一個(gè)具有自動(dòng)交叉網(wǎng)線（auto-cross-over）功能的 RJ45 連接器，提供10/100 Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，它支持多 16 個(gè)以太網(wǎng)連接以及下列協(xié)議：TCP/IPnative、ISO-on-TCP 和 S7 通訊。

SIMATIC S7-1200 CPU 多可以添加三個(gè)通訊模塊。RS485和 RS232 通訊模塊為點(diǎn)到點(diǎn)的串行通訊提供連接。對(duì)該通訊的組態(tài)和編程采用了擴(kuò)展指令或庫(kù)功能、USS 驅(qū)動(dòng)協(xié)議、Modbus RTU 主站和從站協(xié)議，它們都包含在 SIMATICSTEP 7 Basic 工程組態(tài)系統(tǒng)中。

高速輸入

SIMATIC S7-1200 控制器帶有多達(dá)6個(gè)高速計(jì)數(shù)器。其中3個(gè)輸入為100kHz，3個(gè)輸入為30kHz，用于計(jì)數(shù)和測(cè)量。

高速輸出

SIMATIC S7-1200 控制器集成了兩個(gè)100kHz的高速脈沖輸出，用于步進(jìn)電機(jī)或控制伺服驅(qū)動(dòng)器的速度和位置。這兩個(gè)輸出都可以輸出脈寬調(diào)制信號(hào)來(lái)控制電機(jī)速度、閥位置或加熱元件的占空比。

存儲(chǔ)器

用戶程序和用戶數(shù)據(jù)之間的可變邊界可提供多50KB容量的集成工作內(nèi)存。同時(shí)還提供了多2MB 的集成裝載內(nèi)存和 2 KB 的掉電保持內(nèi)存。SIMATIC 存儲(chǔ)卡可選，通過(guò)它可以方便地將程序傳輸至多個(gè)CPU。該卡還可以用來(lái)存儲(chǔ)各種文件或更新控制器系統(tǒng)的固件。

可擴(kuò)展的靈活設(shè)計(jì)

信號(hào)模塊

多達(dá)8個(gè)信號(hào)模塊可連接到擴(kuò)展能力高的CPU，以支持更多的數(shù)字和模擬量輸入/輸出信號(hào)。

信號(hào)板

一塊信號(hào)板就可連接至所有的CPU，由此您可以通過(guò)向控制器添加數(shù)字或模擬量輸入/輸出信號(hào)來(lái)量身定做CPU，而不必改變其體積。SIMATIC S7-1200控制器的模塊化設(shè)計(jì)允許您按照自己的需要準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)。

SIMATIC S7-1200 I/O模塊

信號(hào)模塊和通訊模塊具有大量可供選擇的信號(hào)板，可量身定做控制器系統(tǒng)以滿足需求，而不必增加其體積。

多達(dá)8個(gè)信號(hào)模塊可連接到擴(kuò)展能力高的CPU。一塊信號(hào)板就可連接至所有的 CPU，由此您可以通過(guò)向控制器添加數(shù)字或模擬量輸入/輸出信號(hào)來(lái)量身定做 CPU，而不必改變其體積。

SIMATIC S7-1200 CPU

信號(hào)板、信號(hào)模塊、通訊模塊

SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)的 CPU 有三種不同型號(hào)：CPU 1211C、CPU 1212C 和 CPU1214C。每一種都可以根據(jù)您機(jī)器的需要進(jìn)行擴(kuò)展。任何一種 CPU 的前面都可以增加一塊信號(hào)板，以擴(kuò)展數(shù)字或模擬 I/O，而不必改變控制器的體積。信號(hào)模塊可以連接到 CPU 的右側(cè)，以進(jìn)一步擴(kuò)展其數(shù)字或模擬 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個(gè)信號(hào)模塊，CPU 1214C 則可連接 8 個(gè)。所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 都可以配備多3 個(gè)通訊模塊（連接到控制器的左側(cè)）以進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的串行通訊。

安裝簡(jiǎn)單方便

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都具有內(nèi)置夾，能夠方便地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 35 mmDIN 導(dǎo)軌上。這些內(nèi)置的夾子可以咬合到某個(gè)伸出位置，以便在需要進(jìn)行面板安裝時(shí)提供安裝孔。SIMATIC S7-1200 硬件可進(jìn)行豎直安裝或水平安裝。這些集成功能在安裝過(guò)程中為用戶提供了大的靈活性，同時(shí)也使得 SIMATIC S7-1200 成為眾多應(yīng)用場(chǎng)合的理想選擇。

緊湊的結(jié)構(gòu)

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件在設(shè)計(jì)時(shí)都力求緊湊，以節(jié)省控制面板中的空間。例如，CPU 1214C 的寬度僅有 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的寬度也僅有90 mm。通訊模塊和信號(hào)模塊的體積也十分小巧，使得這個(gè)緊湊的模塊化系統(tǒng)大大節(jié)省了空間，從而在安裝過(guò)程中為您提供了高的效率和靈活性。

快速、簡(jiǎn)單、靈活的工業(yè)通訊 集成 PROFINET 接口

新型的 SIMATIC S7-1200 配備了集成PROFINET 接口，提供與下列組件的無(wú)縫通訊：集成 SIMATIC STEP 7 Basic 工程組態(tài)系統(tǒng)（用于編程）；SIMATIC HMI 精簡(jiǎn)系列面板（用于可視化）；其它控制器（用于 PLC 間的通訊）；第三方設(shè)備（用于可選的高級(jí)集成）。

組網(wǎng)簡(jiǎn)單

SIMATIC S7-1200 通訊接口由一個(gè)抗干擾的 RJ45 連接器組成。該連接器具有自動(dòng)交叉網(wǎng)線（auto-cross-over）功能，支持多 16 個(gè)以太網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)10/100 Mbit/s。為了使布線少并提供大的組網(wǎng)靈活性，可以將緊湊型交換機(jī)模塊 CSM 1277 和 SIMATIC S7-1200 一起使用，以便輕松組建一個(gè)統(tǒng)一或混合的網(wǎng)絡(luò)（具有線型、樹型或星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。CSM 1277 是一個(gè) 4 端口的非托管交換機(jī)，用戶可以通過(guò)它將 SIMATIC S7-1200連接到多 3 個(gè)附加設(shè)備。除此之外，如果將 SIMATIC S7-1200 和 SIMATIC NET 工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)組件一起使用，您還可以獲得一個(gè)全新的組網(wǎng)規(guī)模。

與其它控制器和 HMI 設(shè)備進(jìn)行通訊

為了保證與其它控制器和 HMI 設(shè)備之間的通訊，SIMATIC S7-1200 可以連接到多個(gè)S7 控制器和 HMI 設(shè)備，使用成熟的 S7 通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。

與第三方設(shè)備進(jìn)行通訊

SIMATIC S7-1200 上的集成接口不僅可以與其它廠商的設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫集成，還可以通過(guò)開放式以太網(wǎng)協(xié)議 TCP/IP native 和ISO on TCP 與多個(gè)第三方設(shè)備進(jìn)行連接和通訊。集成的工程組態(tài)系統(tǒng) SIMATIC STEP7 Basic 還為 SIMATIC S7-1200 提供了標(biāo)準(zhǔn) T-Send/T-Receive 指令，因此用戶在設(shè)計(jì)自動(dòng)化解決方案時(shí)能夠獲得更高的靈活性。

將強(qiáng)大的工藝功能集于一身 用于計(jì)數(shù)和測(cè)量的高速輸入

集成了多達(dá)6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（3個(gè)100kHz，3個(gè)30kHz），用于精確監(jiān)視增量編碼器、頻率計(jì)數(shù)或?qū)^(guò)程事件進(jìn)行高速計(jì)數(shù)。

用于速度、定位或占空比控制的高速輸出

SIMATIC S7-1200 控制器中集成了 2 個(gè)高速輸出，可用作高速脈沖輸出或脈寬調(diào)制輸出。當(dāng)組態(tài)成 PTO 時(shí)，它們將提供高頻率為 100kHz 的 50% 占空比高速脈沖輸出，以便對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行開環(huán)速度控制和定位控制。通過(guò) 2 個(gè)高速計(jì)數(shù)器對(duì)高速脈沖輸出進(jìn)行內(nèi)部反饋。當(dāng)組態(tài)成 PWM 輸出時(shí)，將生成一個(gè)具有可變占空比的固定周期輸出來(lái)控制電機(jī)速度、閥位置或加熱元件的占空比。

PLCopen 運(yùn)動(dòng)功能塊

SIMATIC S7-1200 支持對(duì)步進(jìn)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行開環(huán)速度控制和位置控制。對(duì)該功能的組態(tài)十分簡(jiǎn)單：通過(guò)一個(gè)軸工藝對(duì)象和通用的 PLCopen 運(yùn)行功能塊（包含在工程組態(tài)系統(tǒng) SIMATIC STEP 7 Basic中）即可實(shí)現(xiàn)。除了返回（home）和點(diǎn)動(dòng)（jog）功能以外，還支持、相對(duì)和速度運(yùn)動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)調(diào)試控制面板

工程組態(tài)系統(tǒng) SIMATIC STEP 7 Basic 中的驅(qū)動(dòng)調(diào)試控制面板簡(jiǎn)化了步進(jìn)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的啟動(dòng)和調(diào)試過(guò)程。它為單個(gè)運(yùn)動(dòng)軸提供了自動(dòng)和手動(dòng)控制，以及在線診斷信息。

用于閉環(huán)控制的 PID 功能

在簡(jiǎn)單過(guò)程控制應(yīng)用中，SIMATIC S7-1200支持多達(dá) 16 個(gè) PID 控制回路。這些控制回路可以通過(guò)一個(gè) PID 控制器工藝對(duì)象和SIMATIC STEP 7 Basic 中的編輯器輕松進(jìn)行組態(tài)。除此之外，SIMATIC S7-1200 還支持PID 自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，可以自動(dòng)計(jì)算增益、積分時(shí)間和微分時(shí)間的調(diào)節(jié)值。

PID 調(diào)試控制面板

SIMATIC STEP 7 Basic 中包含的 PID 調(diào)試控制面板簡(jiǎn)化了控制回路的調(diào)節(jié)過(guò)程。對(duì)于單個(gè)控制回路，它除了提供了自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)控制方式之外，還提供調(diào)節(jié)過(guò)程的圖形化趨勢(shì)圖。

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