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触摸屏与PLC在磁流变抛光机中的应用

发布日期:2016-04-27   浏览次数:25248
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【摘   要】: 摘 要:介绍了PLC和触摸屏在磁流变抛光机控制系统中的应用。主要阐述了系统组成和工作原理、方案设计及硬件组成,然后对组态的触摸屏主要画面进行了介绍。


    关键词:磁流变抛光机;触摸屏;PLC;控制系统


    1 系统方案设计和组成


    1.1 系统的组成和工作原理


    系统工作时,触摸屏以界面形式使操作状态、当前过程值以及连接的PLC的故障可视化,并通过组态变量建立触摸屏与PLC的通讯,使触摸屏上的各项设定值输入PLC,同时PLC接收现场各状态检测信号,按预先编写的程序实现计算和控制输出功能,从而实现对抛光机整个运动过程的控制。


    1.2 系统方案设计


    磁流变抛光机要用自动和手动两种方式来主要完成主轴转速、摆轴转速、平摆速度、磁场大小、磁流变液和大小的控制和调节,同时要对主轴位移和摆轴角度进行检测和控制。当主轴向下运动时位移传感器准确检测气缸下降的位置并将信息传递给PLC,当下降的位移量来达到触摸屏要求的位移量时,PLC控制气缸停止运动。主轴转速、摆轴转速、平摆速度及抛光液流量的控制均通过所用的变频器来实现,触摸屏设定相应的量传递给PLC,PLC通过程序来控制变频器从而达到速度和流量的控制。磁场的控制采用定制的加0-10V外控端的直流稳压电源来实现,PLC通过扩展的模拟量输出模块与外控端相连来控制稳压电源的输出电压从而磁场强弱的控制。磁流变液也是通过蠕动泵的外控端来进行流量的控制。


    2 系统硬件设计


    根据系统控制工艺要求确定所需的I/O口有:有6个数字输入口,2个模拟量输入口,14个数字输出口,6个模拟输出口。PLC应具有的输入点和输出点一般要比所需冗余20%,以便系统的完善和今后功能扩展预留。所以本系统需要数字量输入点为8个,数字量输出点为18个。PLC控制系统所需的I/O点总数在256以下,属于小型机的范围。所以PLC可以选择西门子公司的S7-200系列的CPU224XP型,该机具有14个直流输入点,10个输出继电器点,2路模拟量输入1路模拟量输出。一个数字量扩展模块EM222, 8点继电器输出。3个模拟量输出模块EM232。


    触摸屏选用西门子公司的TP170B color 触摸屏, 它采用66MHz, 32位的RISC处理器,16色彩色STN屏幕,提供320*240像素,具有配方功能,可与各种主流PLC直接连接,触摸屏软件的开发使用专用组态工具Wincc flexible 进行组态。在触摸屏上实现电机的转速、磁场电压、泵流量及各种开关量的设定,实现整个系统的自动、手动操作。


    3 触摸屏界面的组态


    Wincc flexible提供了多种控制器件库、图形控件和功能组件,通过组态出各种显示和控制功能,实现系统操作状态、当前过程值及故障的可视化,对PLC中的实时数据进行显示、记录、存储、处理,从而满足各种监控要求。还可为不同的操作人员设定不同的操作密码和相应的操作权限,对一些重要参数设定访问权限,从而保证系统和生产安全。在组态软件中创建画面和信息,并将它们与PLC程序相连。系统中组态的主要画面有:


    ①用户管理界面组态。

    用户管理界面中可以为各用户组态不同的组和权限,例如可以组态用户为操作员、管理员、工程师等组。管理员权限最高,拥有所有的操作权限,管理员组最低,只能进行操作不能进行任何参数的修改。工程师组可以访问“参数设置画面”和输入设定值。另外每个用户登录时必须输入正确的密码才能进行相应的操作。


    ②手动和自动画面。


    根据系统要求,控制系统需要有手动和自动两种工作方式,因此需要有手动和自动画面。手动画面可以手动选择各个部件的开关;可以在各自允许的范围内任意设定参数值,实现各电机的无级调速、磁场的大小、蠕动泵流速的大小。图2为自动画面中主轴和平摆的开关和转速设定及显示画面。自动画面采用配方功能来实现加工平面和加工球面两种工艺,图3为加工平面的配方视图,在每一种配方下有设有几种参数,工作时任意选定一种参数,机器的各个部件即按照也设定好的参数自动运行。


    ③报警画面。


    报警用来指示控制系统中出现的错误事件或操作状态,先组态好报警变量,运行时当系统出现异常时报警指示灯在各个画面上都会闪烁并在报警视图中显示当前错误事件的信息,


    参考文献


    [1]?蒋焕新,赵琳.PLC和触摸屏在包装机控制系统中的应用[J].轻工机械,2005,(3):95.


    [2]?西门子公司. S7_200系统手册[Z].德国:西门子公司,2004.


    [3]?西门子公司. HMI设备TP170micro、TP170A、TP170B、OP170B(Wincc flexible)操作指导 [Z]. 德国:西门子公司,2004.

 
 
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