基于PLC與觸摸屏的磨皮機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計
蔣冰華， 涂志威， 王國慶
(三峽大學(xué)電氣信息學(xué)院，湖北宜昌443002)

摘要：磨皮機(jī)的主要作用是通過對銹蝕鋼棒的研磨，達(dá)到除銹的目的。該機(jī)是由PLC、觸摸屏、機(jī)械結(jié)構(gòu)及液壓傳動等部分構(gòu)成的；文章介紹了磨皮機(jī)控制系統(tǒng)的組成，詳細(xì)說明了相關(guān)硬件及軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，結(jié)果表明，磨皮機(jī)控制系統(tǒng)可以有效地提高機(jī)械除銹的效率。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；除銹；控制系統(tǒng)；HITECH觸摸屏

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003—5060(2009}09—1351—03

    金屬材料制品隨著時間的流逝或環(huán)境的影響，會受到不同程度的銹蝕，從而在其表面形成一層氧化鐵皮和鐵銹，這會阻礙金屬制品的正常使用并降低其使用壽命[1]。在現(xiàn)有的除銹方法中，主要有手工法、機(jī)械法及化學(xué)法等。而磨皮機(jī)是專門設(shè)計用來對銹蝕鋼棒進(jìn)行研磨除銹的機(jī)械設(shè)備。作為機(jī)械法除銹的一種設(shè)備，磨皮機(jī)的進(jìn)料驅(qū)動主要采用電氣方式，而研磨驅(qū)動則采用液壓方式。液壓系統(tǒng)可以減小砂輪對鋼棒的沖擊力，使研磨后的鋼棒表面更加光滑[2]。

1 磨皮機(jī)控制系統(tǒng)組成

    磨皮機(jī)控制系統(tǒng)由可編程控制器、觸摸屏、上料平臺機(jī)構(gòu)、傳送齒輪、4個研磨砂輪、下料平臺機(jī)構(gòu)及傳感器等構(gòu)成。

    上料機(jī)構(gòu)與料平臺主要負(fù)責(zé)將鋼棒傳送或卸下傳送機(jī)構(gòu)。傳送機(jī)構(gòu)主要是由2列齒輪構(gòu)成，工作時，2列齒輪由液壓缸帶動，其中--N齒輪(旋轉(zhuǎn)砂輪)與鋼棒運(yùn)行方向垂直，負(fù)責(zé)使鋼棒旋轉(zhuǎn)；另一列齒輪(前行砂輪)與運(yùn)行方向成一角度e，使鋼棒向前運(yùn)動，如圖1所示。

 

    研磨部分由4個砂輪負(fù)責(zé)對鋼棒進(jìn)行粗、中、細(xì)的研磨工作。4個砂輪是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動的。磨皮機(jī)液壓傳動系統(tǒng)啟動后，油缸中的液壓油通過油泵，經(jīng)管道向上輸送，經(jīng)過A點，液壓油分為5個路徑，分別是上料撥叉缸A，，進(jìn)料緩沖缸A：，砂輪進(jìn)給缸A。，出料緩沖缸A。，下料撥叉缸A。。以上料撥叉缸A。為例：壓力油通過三位四通換向閥通路即可進(jìn)入液壓缸，完成對上料撥叉缸的2 系統(tǒng)硬件設(shè)計驅(qū)動。

圖2上料撥叉缸示意圖
 

    如圖2示，當(dāng)愚，電磁閥通電時，三位四通閥工作在左位，即液壓油由戶口流進(jìn)，通過n口進(jìn)入液壓缸左腔，推動活塞桿向右運(yùn)動，回油則經(jīng)b口進(jìn)入，通過0口回到油箱。反之，忌z電磁閥通電時，油路變?yōu)閜、b流進(jìn)，口、0流出，活塞桿反向運(yùn)動。通過控制電磁閥即可根據(jù)需要實現(xiàn)相應(yīng)的動作。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

    在該系統(tǒng)中，控制部分采用西門子S7—200系列可編程控制器，對現(xiàn)場磨皮機(jī)的動作進(jìn)行控制[3|，它能夠滿足各種設(shè)備的自動化控制需求。由于在觸摸屏畫面中需要設(shè)置1次磨皮、2次磨皮、3次磨皮、4次磨皮、進(jìn)料、出料、停止及運(yùn)行等，按鈕設(shè)置數(shù)目較多。因此觸摸屏選擇HITECH PWS3261型，它的畫面空間比較充足，完全符合控制系統(tǒng)的需要[4]。

    在系統(tǒng)中，PLC是控制系統(tǒng)的核心，各種開關(guān)量都與PLC的輸入端相連，PI。C輸出端主要與要控制的電磁閥、報警信號等相連。各種邏輯控制全部在PLC內(nèi)部實現(xiàn)，工作過程能在觸摸屏上動態(tài)顯示。其中，涉及傳感器測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化為電壓信號，由PLC的擴(kuò)展模塊EM235輸入，即AIWo[5石]。

    各種邏輯控制全部在PLC內(nèi)部實現(xiàn)，工作過程能在觸摸屏上動態(tài)顯示。其中，涉及傳感器測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化為電壓信號，由PLC的擴(kuò)展模塊EM235輸入，即AIWo[5石]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

    (1)PLC程序設(shè)計。本系統(tǒng)設(shè)計的磨皮機(jī)PLC控制程序的自動控制程序流程如圖3所示。

圖3自動控制程序流程
 

    為了達(dá)到磨皮除銹要求，系統(tǒng)中要求4次磨皮及設(shè)置的4個砂輪，需要注意的是圖1中沒有涉及到砂輪1至砂輪4，當(dāng)上料完成后，本應(yīng)是通過砂輪1至砂輪4依次對上料進(jìn)行磨皮，因為流程相同，因此將其整合了[7]。

    (2)觸摸屏畫面設(shè)計。使用HITBCH ADP軟件，用于可編程程序控制器的監(jiān)視與控制，以形象的文字、指示燈、動畫及曲線等形式監(jiān)視、修改PLC內(nèi)部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)[8].該磨皮機(jī)觸摸屏，控制和反應(yīng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)束語

    本控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列可編程控制器及HITECH ADP觸摸屏，完成對磨皮機(jī)除銹的控制，能夠提高除銹質(zhì)量，加強(qiáng)控制的可靠性，并能克服了繼電-接觸控制系統(tǒng)的不足。

    利用PLC自身可靠性高的優(yōu)點，實現(xiàn)對磨皮機(jī)控制系統(tǒng)的高精度控制，同時觸摸屏的應(yīng)用還可以使控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程得到直觀監(jiān)控，提高了控制狀態(tài)的可檢測性。