6ES7211-1AE40-0XB0西门子CPU1211C
| 1 引言 80年代，是中国工业经济快速发展的初期。各行各业急待发展，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。由于国内技术水平的落后，许多弯管设备开发设计只停留在初级阶段，继电器式的电气控制系统生产出来的产品质量和产量都没有达到人们对各种金属管工艺的理想要求。90年代后，中国经济水平的飞速发展和不断提高，以及pc技术在工业中广泛应用，二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。三维弯管机正是在这一背景下逐渐开发成型，而可编程控制器（plc）在弯管机控制系统中发挥了重要的作用，给复杂要求的弯管系统提供了重要的技术保证。 自动三维弯管机系统要求有三组脉冲信号输入，两组脉冲信号输出，强大的档案功能。永宏plc正是由于其单个cpu可同时处理四组硬体高速计速器，同时输出四组脉冲，实用的fun160档案功能，满足了三维弯管机控制系统的复杂要求，广泛引用于弯管机行业。 2 系统的概述 （1） 系统结构 自动三维弯管机控制系统主要由可编程控制器（plc）、旋转编码器、步进电机、人机界面（hmi）和液压油泵组成。旋转编码器主要用于角度量测和长度控制，步进电机主要用于旋转角度控制和驱动小车实现长度控制，电磁阀配合液压油泵用于实现弯管动力。 （2） 系统功能 分手动、半自动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，单角度和多角度，二维角和三维角选择等不同控制要求场合的特定需要; 可存储上百种产品型号，每种型号可设定20个弯管角度参数和20个旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示。如图1所示：
可选择试机模式，用于机械的磨合，符合管理员权限的人才可选择试机模式，对不同的用户进行不同的操作从而保证系统安全。如图2所示：
完善的报警系统，在操作不当或机械故障时能在屏幕上作出提示，并停机报警。如图3所示：
系统选用1台fbs-24mct主机，1台fbs-8ea输入输出扩展模块和1台fbs-8ey输出扩展模块。其输入输出端子分配情况如下所示。 输入信号： x0 弯管编码器a相 x1弯管编码器b相 x2 小车编码器a相 x3 小车编码器b相 x4 旋转编码器a相 x5 旋转编码器b相 x6 原点信号 x7 退芯到感应信号 x8 辅推前感应信号 x9 辅推后感应信 x10 进入托料感应区 x11 小车进入辅推干涉 x12 脚踏信号 x13 退弯安全开关 x14管料检测信号 x15-x17 系统预留 l 输出信号： y0 步进电机1a相 y1步进电机1b相 y2 夹料动作 y3步进电机2a相 y4 步进电机2b相 y5留慢退芯 y6 电磁铁 y7 进芯 y8 主夹退 y9 副夹退 y10 退弯 y11 夹料退 y12 退芯 y13 辅推退 y14 慢弯管 y15 溢流阀 y16 慢退芯 y17 慢弯管 y18 主夹进 y19 副夹进 y20 弯管动作 y21 油泵 3 系统的软硬件实现 系统主要工作步骤有弯管主副夹夹紧、有芯进芯并计时、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、步进电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。主要工作流程如图4所示。
根据不同用户的实际要求，需要产品多样性，弯管角度参数灵活可变的特点，三维弯管机系统在设计时要求plc拥有强大档案处理功能。在系统设计中，采用了fun160功能指令，如图5所示。当m1=off，m0由0→1时，自暂存器r0开始，将长度为暂存器r101的资料写入以档案寄存器f0开始的区块中（指标暂存器r100的资料为f0的第n个区块）;当m1=on时，m0由0→1时，自资料寄存器f0开始的第n个区块（指标暂存器r100的资料为n）的暂存器资料存入以暂存器r0开始的资料暂存器区（该区长度为r101的资料）。 （2） 角度参数的设计 系统的每一个零件*多可设定20个弯管角度和20个空间旋转角度。由于每种零件的弯管角度不可能全部设定，当一种零件的弯管角度个数少于20个（即其它角度均为0），cpu将继续进行扫描，直至20个角度全部执行完毕，这在很大程度上不仅浪费了cpu的扫描时间，也降低了系统工作效率。因此，在设计过程中，采用为0参数寻找方式，程序设计如图6所示，当20个参数暂存器中第n个为0时，m2=on，此时r4的资料为第n个参数暂存器，并告知cpu执行到时结束执行弯管命令。 （3） 长度量测及空间角度系统的设计 系统的长度量测及空间角度采用步进电机控制。 步进电机驱动小车实现长度量测功能，并把脉冲数回馈给cpu处理。而以往的空间角度控制采用人工旋转，当编码器计数到时驱动电磁铁动作，但由于电磁铁动作时间上的延时，造成了弯管精度的不足。 在改进的系统中采用步进电机代替人工旋转，旋转编码器检测并回馈信号，这不仅满足了系统控制精度的要求，也大大提高了生产效率和自动化程度。
在系统的工作过程中，由于电机震动及弯管时偶尔力过小或过大产生的一些干扰，造成了编码器在记数上的误差，降低了弯管的精度。因此在系统中加设了辅退和慢弯，减少了较大震动带来的误差因数。 4 结束语 自动弯管机自成功设计以来，经多多次修改完善，现已大量投入生产应用。该控制系统在各方面与以往的弯管系统相比有着很大的优势：零件参数选择可达上百种，弯管角度可增至20个之多，加工的产品从实心的钢条到空心的金属管，从家俱工艺品到工业化工车船设备用金属管等;弯管长度和角度旋转控制实现自动化，在精度上有很大的提高，误差允许值控制在±0.2℃范围内，一个人就可实现操作，大大节约了人力成本，也大大提高的产量;操作系统方便，人-机对话简单易懂，通过简单的培训即可实现安全操作;完善的报警系统及合理的程序设计，给系统维护和调试人员带来了很大的方便，减少了大量的调试时间。 一年多的运行验证表明，该系统技术已达到国内先进水平，并应用于交通运输、石油化工和生产生活中，收到了良好的经济效益和社会效益，是值得广泛推广和使用的设备。 |
| 1 引言 在炼钢企业各环节生产中，经常需要对钢卷进行称重，并将所得到的重量上传到生产管理系统，以便于生产监控、管理。以往常采用工控机加电子秤进行控制，使用此种控制方式，可靠性差，自动化程度不高，且成本高昂。目前已有许多企业采用可编程控制器（plc）对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。本文在此介绍台湾永宏plc对称重环节进行控制的解决方案，其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造），系统不仅自动化程度高，具有在线修改功能，灵活性强，亦可将相关数据于上位机进行交换。 2 系统设计 2.1 控制要求 控制系统根据生产线下来的钢卷到达指定位置，启动重量接收程序，当接收重量完成，并停泵；操作人员可通过确认按钮解除音响报警信号，闪烁灯光转平光；系统具有手动/自动两种控制方式，并设有试验功能。 2.2 plc选型 系统在设备选型和实施过程中遵循以下原则： （1）通用性：在选型过程中充分考虑备件购买的方便性，在满足设计要求的情况下尽量选择通用设备。 （2）标准性：在选型和编程中使用标准方法以尽可能得到系统设备厂商的将来可能提供的升级支持。 （3）可靠性：尽可能的增加异常检测，同时考虑非关键设备故障时系统的容错性，提高系统可靠性；对于关键设备，使用冗余方法，将故障停机时间缩短到*小。 （4）性价比：plc的选择应着重考虑plc的通讯功能、性能价格比，选择可靠性高功能相当，负载能力合适，经济实惠的plc。永宏plc单机可扩展至五个通讯口，除永宏标准通讯协议外，还可选用modbusascii/rtu/tcp协议或自订协议，同时有6种通讯板8种通讯模组可轻易满足各种不同应用场合之弹性选择，为同级plc之*，且经济实惠，故选用台湾永宏plc经济型主机（型号为：fbs-10ma），配以台湾英展的称重仪表ex2002进行控制。 2.3 系统硬件配置 因系统外部只有两个指示灯输出且只需要有两个通讯端口，选用永宏plc*小点数的fbs-10ma就可方便达到控制要求。系统正常运行时，因称重控制仪表同plc同时使用同一电源，故不用再做电源指示直接通过观看电子秤就可知道电源的工作情况提高i/o端口的利用率，节省i/o点数。 3 系统软件设计 控制程序流程如图1所示。
i/o变量定义系统如硬件配置图2所示。
（1） 本系统为液位的双位控制系统。液位可分四段设定和显示，在*低液位时自动启泵，当液位到达设定值时自动停泵。 （2）采用il/ilc分支指令，通过0008旋钮实现手动/自动两种功能的选择，当0008旋钮闭合时，自动指示灯亮，系统执行il/ilc分支内程序，完成自动监控；当0008旋钮打开时，手动指示灯亮，系统执行分支外程序，通过0010、0011旋钮实现手动启泵、停泵。 （3）液位由0004～0007旋钮分*低、较低、较高、*高四段设定，系统设置由低到高的优先权，即当多个设定旋钮同时闭合时，低液位设定优先。 （4）采用干簧管检测液位时，当液位到达检测点时其触点闭合，指示灯点亮；液位离开检测点时其触点打开，为保证相应测量段指示灯不立即熄灭及不受液位波动的影响，每段指示灯的控制均采用keep保持指令，只有当液位上升或下降到相邻段时指示灯才熄灭。 （5）当液位到达检测点时，液位指示灯闪烁，灯光闪烁因子采用内部闪烁内标1902，以1s为周期闪烁；若液位到达设定值时，自动停泵，并设置电子音响报警，报警声设计为响3s停2s，循环30s后自动停止，或在30s内按0009确认按钮停音响，指示灯传平光。电子音响报警和泵的启停同样考虑液位的波动影响，设计时采用keep保持指令和difu微分指令联合使用。 （6）首次开车时，液位低于或高于*低液位时，需先手动启泵，再切换成自动运行；或先进入试验方式，按*低液位试验按钮启动料泵，再进入自动运行方式。 3.3 plc梯形图设计 （1） 定义port1/port2通讯参数（参照手册第十一章）
本控制系统控制协议简单、方便、只要带有通讯功能的上位机都可以与之建立通讯，加上一个协议转换器可进行局域或海外连线。自成功设计以来在广州经济开发区某大型的不锈刚企业中被大规模采用，使用过程得到用户的好评，值得同类企业推广和使用 |
