【文章內(nèi)容簡介】 況下，按照箭頭旋轉(zhuǎn)“緊急停止”按鈕，解除緊急停止?fàn)顟B(tài)。設(shè)備處于自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下 ，設(shè)備發(fā)生故障，并且手動(dòng)解除了故障；或是在按下了主操作臺上的“緊急停止”按鈕以后，又拔起“緊急停止”按鈕。在以上的兩種情況下，對出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行故障復(fù)位。（噴脫模劑機(jī)器人、發(fā)泡機(jī)、發(fā)泡機(jī)器人都處于正常狀態(tài)時(shí)，才能進(jìn)入自動(dòng)程序。） 主操作面板上指示燈顯示主操作面板上必須有三個(gè)運(yùn)行方式的指示燈，分別是“自動(dòng)”狀態(tài)指示燈和各個(gè)故障的報(bào)警指示，以及系統(tǒng)上電指示燈。 總體方案在該系統(tǒng)中通過變頻器控制轉(zhuǎn)盤電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證轉(zhuǎn)盤的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)線設(shè)有自動(dòng)漲緊裝置。自動(dòng)漲緊裝置由壓力表檢測漲緊度傳輸給PLC，PLC處理后控制漲緊電機(jī)漲緊電磁閥執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。為了使整個(gè)生產(chǎn)線多工位同時(shí)工作，在轉(zhuǎn)盤的各個(gè)工位上按有行程開關(guān)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到行程開關(guān)的信號時(shí)，發(fā)泡機(jī)或機(jī)器人信號的輸入時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)完成相應(yīng)的動(dòng)作。操作者通過對觸摸屏設(shè)置更改小車上的模具型號數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存可以實(shí)現(xiàn)對確定編號的模具進(jìn)行選擇加工以生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品。軟件共分為兩大部分PLC控制部分和觸摸屏部分。PLC控制部分主要包括：主程序、打料機(jī)器人部分、清洗機(jī)器人1號部分、清洗機(jī)器人2號部分、發(fā)泡機(jī)部分、計(jì)數(shù)部分、自動(dòng)漲緊鏈條部分。觸摸屏部分主要包括監(jiān)控畫面、參數(shù)畫面、輸入畫面、輸出畫面、報(bào)警畫面、調(diào)試畫面。 控制系統(tǒng)硬件組成環(huán)形發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)包含以下幾部分：（1）漲緊電機(jī)系統(tǒng)：漲緊電磁閥、漲緊電機(jī)、壓力表；（2）系統(tǒng)指示燈：包括三色指示燈和前后運(yùn)行警示燈；（3）機(jī)器人系統(tǒng)：打料機(jī)器人、清洗1號機(jī)器人和清洗2號機(jī)器；（4）轉(zhuǎn)盤電機(jī)系統(tǒng)：開模檢測到位開關(guān)、收回氣缸檢測到位開關(guān)、計(jì)數(shù)開關(guān)；（5）模溫機(jī)部分：浮球式液位開關(guān)的信號自動(dòng)檢測加水；（6）急停按鈕：生產(chǎn)操作者生產(chǎn)過程中緊急停止；（7）外部按鈕盒：電源啟動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)、手動(dòng)狀態(tài)、手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕和運(yùn)行停止；（8）高壓發(fā)泡機(jī)系統(tǒng)：高壓發(fā)泡機(jī)。根據(jù)環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的要求，該生產(chǎn)線需要可編程控制器做為控制系統(tǒng)，確定系統(tǒng)所需的輸入/輸出設(shè)備有打料機(jī)器人、發(fā)泡機(jī)、清洗機(jī)器人１號、清洗機(jī)器人２號、漲緊勁電機(jī)、轉(zhuǎn)盤電機(jī)，所以選用西門子S7200CPU226（繼電器輸出 ,24輸入/16輸出），模塊擴(kuò)展選用3個(gè)EM223(32入 24VDC/32出 繼電器)，多余的點(diǎn)留出以做備用。變頻器為轉(zhuǎn)盤電機(jī)提供電流和實(shí)現(xiàn)調(diào)速的功能，根據(jù)轉(zhuǎn)盤需要的最大功率，變頻器采用臺達(dá)C200系列VFD185C43A?？刂葡到y(tǒng)的控制框圖如圖314所示：圖314控制系統(tǒng)控制框圖 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析軟件設(shè)計(jì)部分主要包括的梯形圖和觸摸屏的編程控制部分軟件各模塊的功能：（1）主程序：初始化一些數(shù)據(jù)，主要的控制功能；識別小車編號，對小車進(jìn)行選擇加工；糾正小車和模具類型的組合；（2）打料機(jī)器人子程序：為打料機(jī)器人提供瞬間的準(zhǔn)備脈沖信號和連續(xù)的脈沖信號；傳輸模具型號給打料機(jī)器人，完成相應(yīng)的打料動(dòng)作；緊急狀態(tài)下，外部停止機(jī)器人的動(dòng)作；觸摸屏上顯示打料機(jī)器人的工作狀態(tài)；（3）清洗1號機(jī)器人子程序：為清洗1號機(jī)器人提供瞬間的準(zhǔn)備脈沖信號和連續(xù)的脈沖信號；傳輸模具型號給機(jī)器人，完成相應(yīng)的清洗動(dòng)作；緊急狀態(tài)下，外部停止機(jī)器人的動(dòng)作；觸摸屏上顯示機(jī)器人的工作狀態(tài)；（4）清洗2號機(jī)器人子程序：為清洗2號機(jī)器人提供瞬間的準(zhǔn)備脈沖信號和連續(xù)的脈沖信號；傳輸模具型號給機(jī)器人，完成相應(yīng)的清洗動(dòng)作；緊急狀態(tài)下，外部停止機(jī)器人的動(dòng)作；觸摸屏上顯示機(jī)器人的工作狀態(tài)；（5）發(fā)泡機(jī)：傳輸高壓完成、打料完成、打料開啟等信號，與高壓發(fā)泡機(jī)進(jìn)行通訊，在發(fā)泡機(jī)高壓混合準(zhǔn)備完成的情況下，根據(jù)模具種類選擇噴涂量的多少。（6）自動(dòng)漲緊鏈條部分：通過壓力檢測計(jì)檢測壓力傳給PLC，PLC處理后進(jìn)行相應(yīng)的輸出控制漲緊電機(jī)和漲緊電磁來閥保持鏈條的漲緊度（7）轉(zhuǎn)盤電機(jī)部分：通過變頻器控制電機(jī)的速度4 控制系統(tǒng)的硬件選擇及設(shè)計(jì) 下位機(jī)（PLC）的選擇 可編程控制器（PLC）選擇的簡介一、PLC的基本概念和基本結(jié)構(gòu)早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。PLC主要由中央處理器單元 CPU、存儲(chǔ)器以及輸入輸出 I/O 接口電路等組成，其硬件結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)基本相同，PLC 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 314所示圖41 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 二、PLC的基本工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，采取循環(huán)掃描的工作方式，其工作過程一般分為四個(gè)階段，即輸入采樣、內(nèi)部處理、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新四個(gè)階段。完成上述四個(gè)階段稱作一個(gè)工作周期或掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC周而復(fù)始地一定的掃描速度執(zhí)行上述四個(gè)階段。內(nèi)部處理階段實(shí)際上就是運(yùn)行 PLC 內(nèi)部系統(tǒng)的管理程序，它由以下四個(gè)過程組成：系統(tǒng)自檢測、與編程器交換信息、與數(shù)據(jù)處理器交換信息、外部通信。（1）PLC系統(tǒng)選型Siemens S7200目前PLC使用性能較好的Siemens公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司，根據(jù)性價(jià)比的選擇，根據(jù)被控對象的I/0點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，采用Siemens公司的S7200系列PLC。（2）選型在進(jìn)行PLC型號的選擇時(shí)，要考慮I/O點(diǎn)數(shù)的要求，一般在確定控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)后，還要有15%20%備選I/O點(diǎn)數(shù)。同時(shí)，還要考慮PLC的存儲(chǔ)容量，一般用戶的存儲(chǔ)容量=開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)10+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)5+模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)100字節(jié)，還要留有30%50%的裕量。最后還要根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，考慮是否要選擇模擬量輸入/輸出模塊和特殊功能模塊。S7200不同的CPU模塊的性能有較大的差別，在選擇CPU模塊時(shí)，應(yīng)考慮開關(guān)量和模擬量模塊的擴(kuò)展能力，程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量，通信接口的個(gè)數(shù)，本機(jī)I/O點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)等，當(dāng)然還要考慮性能價(jià)格比，在滿足要求的前提下盡量降低硬件的成本。本設(shè)計(jì)采用西門子公司的S7200系列的PLC作為本控制系統(tǒng)的核心控制器，選用西門子S7200CPU226（繼電器輸出 ,24輸入/16輸出），模塊擴(kuò)展選用3個(gè)EM223(32入 24VDC/32出 繼電器)。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它主要由兩部 分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解電容和逆變模塊），二是控制電路（開關(guān)電源板、控制電路板）。CPU就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在CPU上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代，依次分別包括：1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式、電壓空間矢量(SVPWM)控制方式、 矢量控制(VC)方式、直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式。本系統(tǒng)采用VFD185C43A臺達(dá)變頻器。臺達(dá)VFD185C43A變頻器采用矢量控制(VC)方式。矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流ImIt1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對速度，磁場兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。臺達(dá)變頻器VFDC2000采用高階磁束矢量控制方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）優(yōu)異的速度/轉(zhuǎn)矩/位置控制模式、雙額定設(shè)計(jì) （ND一般負(fù)載/HD重負(fù)載）。（2）優(yōu)異的四象限轉(zhuǎn)矩控制及轉(zhuǎn)矩限制。（3）感應(yīng)馬達(dá)與同步馬達(dá)控制雙機(jī)一體。（4）內(nèi)建臺達(dá)可程式控制器、安全停車機(jī)能、煞車制動(dòng)單元。（5）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)路化。（6）同步定位控制功能。（7）長壽命設(shè)計(jì)與重要零件之壽命偵測。（8）增強(qiáng)的環(huán)境耐受性與保護(hù)。（9）模組化設(shè)計(jì)易於維護(hù)與擴(kuò)充。（10）高速通訊介面且內(nèi)建 CANopen 及 MODBUS 并可選購 PROFIBUSDP 、 DeviceNet 、 MODBUS TCP、 EtherNet/IP Cards。在環(huán)形轉(zhuǎn)盤發(fā)泡生產(chǎn)線上，所需動(dòng)作多為順序控制，控制規(guī)律不太復(fù)雜，但傳感器輸入點(diǎn)較多，所需控制繼電器輸出點(diǎn)也多。若使用高性能的PLC則成本太高，所以考慮采用CPU主機(jī)模塊附加數(shù)字量擴(kuò)展模塊的形式，以增加數(shù)字量接口。（1）數(shù)字量模塊的主要特點(diǎn)數(shù)字量擴(kuò)展模塊內(nèi)部沒有中央控制器，所以必須與CPU模塊相連，使用CPU模塊的尋址功能，對模塊上的I/O接口進(jìn)行控制。數(shù)字量擴(kuò)展模塊須由CPU模塊通過擴(kuò)展接口提供正常工作所需的+5V直流電源，其外部不再提供工作電源。數(shù)字量擴(kuò)展模塊I/O接口所需+24V直流電源可以由CPU模塊的傳感器電源提供，但受到最大電流的限制，只能為部分接口提供電源，所以常用外部+24V直流開關(guān)電源為I/O接口供電。（2）數(shù)字量模塊的型號與性能S7200系列PLC為方便工程使用，提供了種類豐富的數(shù)字量擴(kuò)展模塊，有單獨(dú)的輸入模塊EM221（8路擴(kuò)展輸入）；有單獨(dú)的輸出模塊EM222（8路擴(kuò)展輸出）；有I/O混合模塊EM223（具有8I/O、16 I/O、32 I/O等多種配置）。各不同數(shù)字量模塊的性能見表41。表41 S7200系列PLC 數(shù)字量擴(kuò)展模塊選型型號表系列號類別描述選型型號1 EM221輸入擴(kuò)展模塊8點(diǎn)輸入，24V DC6ES72211BF220XA08點(diǎn)輸入，120/230VAC6ES7211EF220XA016點(diǎn)輸入，24VDC6ES7211BH220XA02 EM222輸出擴(kuò)展模塊4點(diǎn)輸出，24VDC6ES7221BD220XA04點(diǎn)輸出，繼電器6ES7221HD220XA08點(diǎn)輸出，24V DC6ES72221BF220XA08點(diǎn)輸出，繼電器6ES72221HF220XA08點(diǎn)輸出，120/230VAC6ES7221EF220XA03 EM223輸入/輸出擴(kuò)展模塊4點(diǎn)輸入，24V DC 4點(diǎn)輸出，24V DC6ES72231BF220XA04點(diǎn)輸入，24V DC 4點(diǎn)輸出，繼電器6ES72231HF220XA08點(diǎn)輸入，24V DC 8點(diǎn)輸出，24V DC6ES7231BH220XA08點(diǎn)輸入，24V DC 8點(diǎn)輸出，繼電器6ES72231PH220XA016點(diǎn)輸入，24V DC 16點(diǎn)輸出，24V DC6ES7231BL220XA016點(diǎn)輸入，24V DC 16點(diǎn)輸出，繼電器6ES72231PL220XA032點(diǎn)輸入，24V DC 32點(diǎn)輸出，繼電器6ES72231BM220XA0選用西門子S7200CPU226（繼電器輸出 ，24輸入/16輸出），模塊擴(kuò)展選用3個(gè)EM223(32入 24VDC/32出 繼電器)。5 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) I/O點(diǎn)配置下