觸摸屏和PLC 在鑄鐵水平連鑄同步切割機控制系統中的應用
王大為1 賈芳云1 薛隆泉2
(1．咸陽職業技術學院，咸陽，712000；2．西安理工大學機械與精密儀器學院，西安，710048)

摘要：本文介紹了鑄鐵水平連鑄同步切割機中的控制系統要求、工作過程流程圖，以及觸摸屏和可編程控制器在該系統中的應用，并對觸摸屏的系統畫面菜單作了重點論述。觸屏作為人機接口，系統界面友好，簡單直觀，便于操作，為該生產線實現全線自動化提供了解決方案。

關鍵詞：鑄鐵水平連鑄同步切割機；觸摸屏；PLC；控制系統

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A

1.引言

    鑄鐵水平連鑄始創于六、七十年代，作為一種新的型材生產工藝，以其優良的特性在國際上得到了廣泛的應用。我國從1985 年組織攻關，1987 年研制出ZSL－01 型連鑄生產線。在此基礎上西安理工大學于1992 年再次研制了ZSL-02 型連鑄生產線，該機實現了全線半自動化，年產量為2000t，可生產40～250mm 圓性及非圓形等截面的鑄鐵型材。

    該生產線主要由保溫爐、牽引機、同步切割機、壓斷機、出線機和液、電控制系統組成。觸摸屏（TP）與PLC 的聯合使用對該系統穩定工藝狀況起到重要的作用，因而此二者的聯合控制系統越來越廣泛的應用于工業生產的各個領域。本文采用PLC 實現對水平連鑄同步切割機操作過程的自動控制，選用了適合在該生產線環境下運行的OMRON C200H 來實現該控制設計，觸摸屏設計出了控制畫面菜單。

2. 同步切割機的工作過程

    同步切割機采用了水平進刀切割的方式。它由夾緊機構及同步小車、砂輪切割機及進給系統、切深補償調節和回車系統組成，如圖1 所示。

 

    夾緊機構由一對V 型鐵在油缸帶動下通過杠桿機構實現夾緊。砂輪切割機及進給系統固定在可前后移動的立柱上，在進給油缸驅動下在水平導軌上實現慢進切割和快退復位的雙向動作。切割機進給速度由液壓系統保證。砂輪片在切深調節電機帶動下沿立導軌作上下運動，實現砂輪相對型材的切深調節及砂輪磨損補償。同步前進是靠夾緊型材后，借助牽引機的牽引力來實現。

3. 控制系統方案設計

3.1 控制過程流程圖（如圖2 所示）

 

3.2 PLC 型號選擇

3.2.1 輸入信號

    按鈕開關：啟動、停止、急停、復位，需4 個輸入點；手動操作時，有13 個按鈕，需13 個輸入點。

    工作方式選擇開關：手動、單周期、連續，需3 個輸入點。

    限位開關：切割進給限位、快退限位，小車回位限位，需3 個輸入點。

    檢測信號：切割深度檢測元件、切割長度檢測元件、夾緊壓力檢測元件，需3 個輸入點。共需26 個輸入點。

3.2.2 輸出信號

    電磁閥：夾緊、進給、快退、上升、下降、電機運轉、砂輪制動、小車回位，需8 個輸出點。開關：報警開關，需1 個輸出點。

    根據所需的I／O 點數，并考慮留有一定的余量，故選用OMRON 的C200H PLC ，這種機型為模塊式結構，由基板及模板組成，具有4 種基板、80 余種模板可供選擇，

4. 軟件編程

    PLC 與計算機通信時，通常使用CPU 單元內置的通信口，通信口大多為RS232C 口。使用編程軟件可以實現的功能有：梯形圖或語句表編程等，使用的編程軟件為CX－P。
程序特點如下：

    ⑴手動：由于國產砂輪片厚度一般≤4mm，剛度小，切割時極易破環，所以在設計流程圖時根據需要設計了手動控制，當工作方式開關置于手動位置時，利用按鍵對切割機的每個動作過程進行控制。

    ⑵自動：當開關選擇自動位置時，按下啟動按鈕，PLC 自動執行程序中的相應過程，直到按下停止按鈕。又由于工藝的需要，要查看型材的切口情況，在自動程序中有兩種執行方式：連續和單周期。連續方式是連續反復的執行過程，直到按下停止按鈕，而單周期只是執行一個周期后就停止。

    ⑶檢測：由于型材直徑不一，隨之需要切口的深度就相應變化，砂輪片一次一般只能切割10mm 左右，當型材直徑較大時一次切割不能達到要求深度的切口，這就需要反復切割，所以在砂輪片正下方位置的小車上安裝了傳感器，來檢測切口深度，PLC 執行切割過程時反復循環切割直到達到要求深度的信號傳出后才結束。

    預定長度的檢測也是由傳感器來完成的，傳感器裝于小車回位限位處，到達給定值時發出一個信號，然后夾緊機構就動作，執行切割過程。

    ⑷動作互鎖：夾緊機構夾緊型材后就不能松開，所以設置了聯鎖按鈕，按下聯鎖按紐后夾緊機構就不能松開直到切割完成，按下聯鎖解除按紐后才能松開。另外在設計中還有故障處理，事故報警等。

5. 觸摸屏畫面設計

     觸摸屏式轉為PLC 的應用而設計的小型工作站，是一個是多媒體信息或控制改頭換面的設備，一般為嵌入式結構，集主機、輸入輸出設備于一體，體積較小，可直接與PLC 經RS232或RS485 口相連。該部分主要是來設計觸摸屏的一些菜單，創建畫面和信息，通過這些畫面和信息作為監控，可以顯示狀態、故障、過程變量、顯示文字、曲線、圖形，完全可以取代傳統的控制面板。

5.1 起始畫面（如圖3 所示）

圖3 控制系統起始畫面
 

    系統上電后便進入此畫面，此畫面起系統提示作用，觸摸屏幕任意位置，便可進入主監控畫面。

5.2 主監控畫面（如圖4 所示）

圖4 控制系統工作方式選擇畫面
 

    此畫面可以選擇PLC 的動作執行方式，如手動、單周期、連續工作方式。

5.3 手動方式設定畫面（如圖5 所示）

圖5 手動方式按紐畫面
 

    在此畫面下，可以用手動按紐來完成切割機的整個動作執行過程，按下一個按鈕完成一個動作。

5.4 自動方式設定畫面（如上圖6 所示）

圖6 自動方式設定畫面
 

    PLC 自動運行時，選擇單周期或者連續，在此畫面下，只要按下相關按鈕，PLC 便可自動的完成整個切割工程。

6. 結束語

    該套控制系統具有操作簡單、可靠性高、使用靈活、工藝參數修改方便等特點，觸摸屏采用全集成化封閉式面板，非常適合鑄造行業這種粉塵多、環境惡劣的場所使用，具有一定的推廣價值。

參考文獻
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