【導(dǎo)讀】鍛壓是一項(xiàng)實(shí)用性很強(qiáng)的板料成形技術(shù)。本課題研究的對(duì)象，是設(shè)計(jì)出一。種可以適用于各種鍛壓設(shè)備的柔性控制程序。控制、順序控制和連續(xù)控制。極大提高軟件的利用效率，具有較高的工程價(jià)值。控制要求提出了柔性控制平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案。重點(diǎn)對(duì)組成平臺(tái)的各個(gè)功能模。塊的設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)分析。基于模塊化設(shè)計(jì)思想，利用S7-300系列。PLC梯形圖語言編程實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)加工、程序輸入等功能。的效率，并應(yīng)用于大量類似的控制系統(tǒng)中。

　　

【正文】 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 42 手動(dòng)關(guān)系表中的地址分配 手動(dòng)動(dòng)作 輸入量地址分配 手動(dòng)動(dòng)作由發(fā)令按鈕來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場設(shè) 備中的發(fā)令按鈕的輸入輸出地址已經(jīng)定義了，所以需要經(jīng)實(shí)際的輸入量 I，發(fā)送到手動(dòng)關(guān)系表（ DB1）中，進(jìn) 而對(duì)輸入量進(jìn)行處理得到輸出量。其程序 如 圖 43。 圖 43 輸入量 地址分配 其中 為反脹 /卸壓按鈕，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)按鈕控制兩個(gè)輸入量， 且執(zhí)行卸壓5 秒后復(fù)位。 這里需要有單按鈕控制電路 和延時(shí)電路 ，程序如圖 44。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 44 單按鈕觸發(fā)電路 手動(dòng)加工模塊的編程實(shí)現(xiàn) 設(shè)備工作模式為手動(dòng)加工，主程序掃描調(diào)用手動(dòng)加工模塊 ， 程序流程圖如圖 45 所示。 開 始設(shè) 置 指 針指 針 指 向動(dòng) 作 表 下一 行動(dòng) 作 表 中 發(fā) 令 單 元 與 實(shí) 際 發(fā) 令 比 較 是 否 相 等 ？結(jié) 束NY指 針 向 后 偏 移 2 字讀 取 動(dòng) 作 關(guān) 系 表 中電 磁 閥 狀 態(tài) ， 存 入 閥 狀 態(tài) 存 儲(chǔ) 區(qū)讀 取 表 中 一 行 指 令將 外 部 傳 感 器 狀 態(tài) 與 表 中 傳 感 器 狀 態(tài) 相與 ， 與 出 有 關(guān) 傳 感 器 位比 例 溢 流 閥 置 初 值手 動(dòng) 壓 力 設(shè) 定補(bǔ) 充 按 鈕 操 作 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 45 手動(dòng)加工程序流程圖 其次編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)作關(guān)系表的讀取。首先制定程序所在地址（ DB 塊），打開手動(dòng)動(dòng)作關(guān)系表。 如圖 46。 圖 46 打開 DB 塊 利用 跳轉(zhuǎn) 指令，循環(huán)讀取動(dòng)作關(guān)系表中各行內(nèi)容 ， 典型程序示例 如圖 46。循環(huán)次數(shù) =動(dòng)作關(guān)系表的行數(shù) =動(dòng)作表基本指令個(gè)數(shù)。進(jìn)入循環(huán)體后，首先利用塊傳送指令將表中一行基本指令的內(nèi)容全部讀出 ，存入局部變量區(qū) 。其次執(zhí)行 “ 與 ” 操作，將實(shí)際傳感器狀態(tài)和該行傳感器狀態(tài)相與，與出和動(dòng)作執(zhí)行有關(guān)的傳感器狀態(tài)。 利用比較指令，首先判斷實(shí)際電控柜上的按鈕狀態(tài)和與該行存儲(chǔ)的發(fā)令按鈕狀態(tài)是 否相等；其次判斷有關(guān)傳感器狀態(tài)與該行傳感器狀態(tài)是否相等。若兩次比較結(jié)果均相等，則表示該動(dòng)作執(zhí)行條件滿足，利用 ADD_DI加法指令使指針向后偏移 4 個(gè)字節(jié)，利用字傳送指令 將 讀取出 的表中輸出單元狀態(tài) 存入相應(yīng)地址空間 ，執(zhí)行相應(yīng)基本動(dòng)作，并利用 JMP 指令跳出循環(huán)；不相等則指針偏移 10 個(gè)字節(jié) (一行指令所占用的字節(jié)長度 )，讀取下一行動(dòng)作關(guān)系表中的內(nèi)容，繼續(xù)比較判斷。手動(dòng)動(dòng)作關(guān)系表最后一行內(nèi)容為 0，表示沒有按鈕發(fā)令時(shí) 無輸出， 設(shè)備不動(dòng)作。當(dāng) 循環(huán)執(zhí)行到第二十次，即讀表指針指向動(dòng)作關(guān)系表最后一行時(shí) ，輸出狀態(tài)清零。 手動(dòng)程序重點(diǎn)是 間接尋址，只有采用間接尋址才能做到柔性編程，間接尋址就是建立指針，根據(jù)不同情況下的指針偏移量來改變程序數(shù)據(jù)讀取區(qū)，只要改變偏移量就可以訪問任何 地址的值。柔性編程例子如下： (1) 建立指針 POINT1，將手動(dòng)基本動(dòng)作關(guān)系表存入 V 區(qū)。 V 區(qū)的起始地址裝載到指針中，利用指針間接尋址讀取動(dòng)作關(guān)系表中各基本動(dòng)作行 。 L P 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 T DBD 0 (2) 讀取指針 。 L DBD [DBD 0] T DBD 10 (3) 判斷實(shí)際按鈕與表中按鈕、實(shí)際傳感器與有關(guān)傳感器狀態(tài)是否 相等，相等則指針加 4，讀取相應(yīng)閥狀態(tài)。 L L L32 +D T A DBX JNB _008 L DBW [DBD 4] T (4)若不相等則指針加 10，計(jì)數(shù)器加 1并返回。 L L L80 +D T 使用了間接尋址的手動(dòng)程序，可以應(yīng)用于不同設(shè)備，用戶可以自己定義按鈕功能、自己編寫動(dòng)作關(guān)系表、自己定義傳感器狀態(tài)，從而做到了柔性編程。在工程使用上極大地提高了程序的使用效率，本人在程序編寫中共定義了 20條程序使用地址。在由李久勝老師設(shè)計(jì)的充液拉伸設(shè)備上進(jìn)行了調(diào)試，發(fā)現(xiàn) 下裝以上的程序可以很順利的執(zhí)行手動(dòng)功能，用戶通過觸摸屏輸入動(dòng)作關(guān)系后就可通過操作臺(tái)上的動(dòng)作按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)功能。 手動(dòng)加工模塊 的 功能 描述 手動(dòng) 工作模式 下 調(diào)用手動(dòng)加工功能模塊實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加工控制操作。 首先可實(shí)現(xiàn) 手動(dòng)加工初始化 ，將 比例溢流閥控制的三個(gè)壓力值：壓邊壓力、液室壓力、周向壓力的設(shè)定值歸零。 其次可 完成按鈕控制設(shè) 備加工的基本動(dòng)作：增壓器 運(yùn)哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 動(dòng) 、壓邊圈上行、壓邊圈下行、拉深滑塊上行、拉深滑塊下行。 最后可 進(jìn)行 手動(dòng) 壓力設(shè)定。通過按鈕實(shí)現(xiàn) 比例溢流閥的 壓力 控制 ；每次按 下 “ 加壓 ” 按鈕可增加固定壓力增量值，按下 “ 減壓 ” 按鈕可減少固定壓力值。 自動(dòng)加工功能模塊設(shè)計(jì) 自動(dòng)加工模塊設(shè)計(jì)思想 自動(dòng)加工是液壓設(shè)備核心的工作方式，控制要求的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn) 順序 控制和連續(xù) 控制。將數(shù)控技術(shù)的代碼編程思想應(yīng)用到通用控制平臺(tái)的開發(fā)中， 定義 出一套提供給用戶的標(biāo)準(zhǔn)加工代碼，以方便用戶編寫加工程序。 將 自動(dòng)功能模塊 進(jìn)行功能細(xì) 化 ，分解為若干 具有相對(duì)獨(dú)立功能 的 子 模塊 。采用結(jié)構(gòu)化編程方法 ， 對(duì) 各子模塊 分別 進(jìn)行編程和 調(diào)試 。 子模塊 間通過調(diào)用條件進(jìn)行調(diào)用， 共同構(gòu)成 統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能模塊 完整 的功能。自動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)圖參見圖 47。 自 動(dòng) 加 工 功 能 模 塊初始化子模塊命令輸出子模塊讀用戶程序子模塊時(shí)控代碼子模塊閥控代碼子模塊壓控代碼子模塊 圖 47 自動(dòng)加工功能模塊結(jié)構(gòu)圖 加工代碼的定義 經(jīng)過分析整個(gè)拉深加工復(fù)雜的生產(chǎn)工藝過程， 總結(jié)出 典型的 自動(dòng)加工工作流程 ， 如圖 48所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 拉 塊 上 行 到 整 裝 初 位 停 止增 壓 器 復(fù) 位啟 動(dòng) 自 動(dòng) 加 工 按 鈕壓 邊 圈 下 行 將 工 件 壓 緊拉 塊 下 行 到 反 脹 點(diǎn) 反 脹拉 塊 繼 續(xù) 下 行 ， 進(jìn) 行 拉 深 加 工拉 塊 下 行 到 預(yù) 定 深 度 停 止卸 壓 延 時(shí)整 理 工 裝自 動(dòng) 加 工壓 邊 圈 上 行 到 上 限 位 停 止安 全 上 料拉 深 滑 塊 帶 動(dòng) 凸 模 下 行延 時(shí) 保 壓一 個(gè) 加 工 循 環(huán) 周 期 圖 48 自動(dòng)加工工作流程圖 設(shè)備加工過程控制要求復(fù)雜，將總結(jié)出的自動(dòng)加工流程進(jìn)一步細(xì)化 ，分解出若干基本指令。加工代碼的定義和分類遵循 “ 功能獨(dú)立明確、通用性強(qiáng) ” 的原則。由于 PLC 編程指令不支持英文字母的讀寫，動(dòng)作代碼采用數(shù)字來定義描述。其分類采用數(shù)字范圍劃分，可隨意根據(jù)不同設(shè)備進(jìn)行代碼擴(kuò)展和補(bǔ)充，代碼移植率高。提取出的三種動(dòng)作代碼如下：電磁閥控制代 碼 :0111；定時(shí)器控制代碼 :1219； 壓力控制 (壓力給定值讀取 )代碼： 2029。下面逐一對(duì)三類代碼進(jìn)行功能描述： (1) 電磁閥控制代碼。用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制。執(zhí)行此類代碼指令，可實(shí)現(xiàn)與電磁開關(guān)閥有關(guān)的所有基本動(dòng)作。諸如增壓器左行、增壓器右行等 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 (2) 時(shí)間控制代碼。功能一：實(shí)現(xiàn)延時(shí)等待之類與計(jì)時(shí)器有關(guān)的動(dòng)作指令；功能二：判斷是否可以進(jìn)行自動(dòng)加工；功能三：設(shè)定加工參考點(diǎn)。 (3) 壓力控制代碼。用于進(jìn)行簡單的模擬量控制，實(shí)現(xiàn)三個(gè)給定壓力 (壓邊壓力給定、液室壓力給定、周向壓力給定 )的讀取。功能一：進(jìn)行自動(dòng)加工整理工裝前的壓力預(yù)設(shè)定；功能二：反脹前反脹壓力的設(shè)定；功能三：拉深加工過程中進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)壓力設(shè)定加工參數(shù)的更新。 具體代碼解釋參見表 42。 表 42 加工代碼解釋 自動(dòng)子模塊的編程實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)功能模塊的 各個(gè) 子 模塊間通過入口和出口互相銜接，在程序運(yùn)行到相應(yīng)的位置時(shí)，調(diào)用 指定 的子功能模塊。 初始化子模塊 初始化子模塊實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)自動(dòng)加工 操作的初始化 。執(zhí)行代碼 代碼解釋 備注 01 拉深滑塊無條件上行 代碼不含參 數(shù) 02 拉 深滑塊有目標(biāo)值上行 代碼可加參數(shù) 參數(shù) 1 為上行停止的目標(biāo)位置 03 壓邊圈上行 代碼不含參 數(shù) 04 增壓器左行 代碼不含參 數(shù) 05 增壓器右行 代碼不含參 數(shù) 06 壓邊圈下行 代碼不含參 數(shù) 07 拉深滑塊無條件下行 代碼不含參 數(shù) 反脹點(diǎn)以上調(diào)用 08 拉深滑塊有目標(biāo)值下行 代碼可加參數(shù) 參數(shù) 1 為下行停止的目標(biāo)位置 09 反脹 參數(shù) 1 為反脹點(diǎn)位置；參數(shù) 24 為反脹力 10 卸壓 代碼不含參 11 拉深滑塊無條件下行 代碼不含參 數(shù) 反脹點(diǎn)以下調(diào)用 12 啟動(dòng)自動(dòng)加工 檢測 “自動(dòng)加工 ”按鈕 是否按下 13 設(shè)置加工參考點(diǎn) 輸入加工參考點(diǎn)坐標(biāo) 14 延時(shí)等待 代碼輸入可加參數(shù) 參數(shù) 1 為延時(shí)時(shí)間 21 讀取壓力給定 (3 個(gè)壓力設(shè)定值 ) 代碼 可加 參 參數(shù) 24 為三個(gè)壓力 給定 值 22 讀取壓力給定 (位置值 +3 壓力值 ) 用于讀取 首次插補(bǔ)運(yùn)算下點(diǎn) 參數(shù) 23 讀取壓力給定 (位置值 +3 壓力值 ) 實(shí)現(xiàn)上下點(diǎn)參數(shù)更新 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 自動(dòng)加工模塊首先調(diào)用自動(dòng)初始化子模塊。 首先 進(jìn)行參數(shù)初始化 ，編寫實(shí)數(shù)傳送指令 將三個(gè)比例溢流閥對(duì)應(yīng)的壓邊壓力設(shè)定值、液室壓力設(shè)定值和周向壓力設(shè)定值、插補(bǔ)運(yùn)算涉及的上點(diǎn)和下點(diǎn)位置和壓力值等一系列自動(dòng)加工參數(shù)清零。然后設(shè)置讀加工程序指針，指針指向公共用戶程序存儲(chǔ)區(qū)首地址。隨后將標(biāo)志位 置 位 ( 的設(shè)置將在后面逐行讀用戶程序模塊中詳細(xì)介紹 )，最后調(diào)用逐行讀用戶程序模塊。程序流程圖如圖 49。 開 始結(jié) 束參 數(shù) 初 始 化設(shè) 置 讀 程 序 指 針調(diào) 用 逐 行 讀 用 戶 子 程 序M 1 0 .0 置 1 圖 49 自動(dòng)初始化子程序 流程圖 逐行讀程序子模 塊 設(shè)備 進(jìn)行自動(dòng)加工流程時(shí)，每個(gè)步驟執(zhí)行的加工動(dòng)作是經(jīng)過讀取加工程序中的一條指令后，經(jīng)過代碼指令編譯后進(jìn)行代碼執(zhí)行而實(shí)現(xiàn)的。 逐行讀取程序子模塊實(shí)際實(shí)現(xiàn)的是用戶加工代碼程序讀取這一功能。 具體編程實(shí)現(xiàn) 采用 的關(guān)鍵技術(shù)仍為 指針間接尋址 ，利用指針的偏移 實(shí)現(xiàn)用戶加工程序的 逐行 讀取 ， 程序流程圖見圖 410。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 開 始調(diào) 命 令 輸 出 程 序 YNM 1 0 . 0 = 1 ？復(fù) 位 M 1 0 . 0讀 用 戶 程 序 中 一 行 指 令指 針 加 2 0加 工 代 碼 0 ？Y讀 程 序 指針 指 向 用戶 程 序 首地 址N 圖 410 “ 逐行讀程序 ” 子程序流程圖 首先采用塊傳送指令實(shí)現(xiàn)用戶加工程序中的一行程序段的讀取，并將此條程序存儲(chǔ)至當(dāng)前執(zhí)行的加工程序存儲(chǔ)區(qū)。定義標(biāo)志位 為一個(gè)基本動(dòng)作指令執(zhí)行完畢的標(biāo)志，同時(shí)作為繼續(xù)讀取加工程序下一行程序段的轉(zhuǎn)換條件。每次讀出一行用戶程序， 隨即復(fù)位。 將所要執(zhí)行的加工程序讀出后 ， 立即調(diào)用命令輸出子模塊， 執(zhí) 行與加工程序?qū)?yīng)的加工動(dòng)作。 加工過程中執(zhí)行完一條基本動(dòng)作時(shí) =1。此時(shí)逐行讀用戶程序指針偏移條件成立，按相應(yīng)地址偏移量 (20 字節(jié) )偏移到下一行，讀取新一行用戶代碼程序。當(dāng) =0 時(shí)，指針偏移條件不滿足，加工停 止 在當(dāng)前動(dòng)作指令執(zhí)行狀態(tài)。 整個(gè)加工流程 完全按照指針 偏移 逐行讀取出的加工程序執(zhí)行操作。當(dāng)結(jié)束整個(gè)加工流程 ，即讀完加工程序最后一行代碼程序后，指針再向下偏移讀出的為空行程序，默認(rèn)加工代碼為零。此時(shí)只要設(shè)備加工執(zhí)行的程序號(hào) 未 作更改，讀程序指針 自動(dòng)返回到公共程序存儲(chǔ)區(qū)首地址，繼續(xù) 從用戶程序的第一行開始按行讀取，進(jìn)行新一輪的自動(dòng)加工 。 命令輸出子模塊 執(zhí)行命令輸出子模塊 ， 通過判斷當(dāng)前執(zhí)行的加工程序哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 中的加工代碼范圍 ， 調(diào)用相應(yīng)的代碼程序， 程序流程圖見圖 411。 開 始判 斷 加 工 代 碼 范 圍調(diào) 用 閥 控 代 碼子 程 序調(diào) 用 時(shí) 控 代 碼子 程 序調(diào) 用 壓 控 代 碼子 程 序0 代 碼 9 1 1 代 碼 1 9 2 0 代 碼 2 9結(jié) 束 圖 411 命令輸出子程序流程圖 閥控代碼子模塊 閥控代碼 子 模塊的功能是實(shí)現(xiàn)與電磁開關(guān)閥有關(guān)的基本加工動(dòng)作，進(jìn)行開關(guān)量控制。 具體程序流程圖如圖 412。