【正文】 ff monitoring system, using 485line signal to the servo control and other execution system。 the operator can operate Unicon screen ponents, processed by the PLC to plete realtime control system through.Keywords: PLC control, fixedlength cut, manmachine interface, realtime monitoringV緒論 該課題研究背景及意義在大多數(shù)的傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，切割鋼筋采用的方法為機(jī)械定尺進(jìn)行切割。并且容易出現(xiàn)操作失誤：切割長(zhǎng)了再需進(jìn)行一次割，切割短了則原材料淪為廢品。在目前科學(xué)技術(shù)日漸深入各個(gè)領(lǐng)域，此種生產(chǎn)方式顯得浪費(fèi)人力成本、效率不高。當(dāng)下PLC產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)控制的案例層出不窮，PLC技術(shù)日漸融入工業(yè)生產(chǎn)，成為工業(yè)控制不可缺少的一份子。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)當(dāng)前切割機(jī)和國(guó)外的切割機(jī)比起來，存在一定偏差。國(guó)內(nèi)切斷機(jī)廠家大多以老式生產(chǎn)為主，沒有尋求技術(shù)突破。目前除物理刀片切割外，激光切斷是國(guó)家很看重的一項(xiàng)技術(shù)。 系統(tǒng)要求 1）由伺服自帶的編碼器進(jìn)行高速脈沖量計(jì)數(shù)，將位移檢測(cè)信號(hào)信息反饋給驅(qū)動(dòng)器，再與PLC送到驅(qū)動(dòng)器的脈沖頻率和脈沖數(shù)進(jìn)行比較達(dá)到伺服運(yùn)轉(zhuǎn)條件[4]。自動(dòng)模式與手動(dòng)模式自主進(jìn)行不會(huì)相互干擾。3） 系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)有原料缺少感應(yīng)檢測(cè)功能，當(dāng)缺少原料時(shí)，送料電機(jī)停止工作等待加料，以保證正常工作4） 具有生產(chǎn)流程顯示，設(shè)定/實(shí)際速度、設(shè)定/實(shí)際長(zhǎng)度指示，方便工人觀察當(dāng)前運(yùn)行情況。當(dāng)系統(tǒng)呈現(xiàn)障礙時(shí)，應(yīng)該實(shí)時(shí)反饋給操作者，以便于操作者及時(shí)糾正 系統(tǒng)組成 硬件系統(tǒng)組成 本次設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)控制器用到永宏P(guān)LC、人機(jī)界面采用永宏HMI系列觸摸屏、伺服采用臥龍伺服，伺服驅(qū)動(dòng)器采用配套驅(qū)動(dòng)器，伺服上自帶編碼器。PLC軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)這個(gè)工程的控制，如通過對(duì)傳感器、編碼器信號(hào)的采集，經(jīng)過程序處理，控制送料電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)、控制裁刀是否動(dòng)作。 總體方案的確定 系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法本次課題主要實(shí)現(xiàn)對(duì)送料伺服運(yùn)行、裁刀的控制和整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)視。伺服自帶編碼器可以采集伺服實(shí)際走過的位移，反饋到伺服驅(qū)動(dòng)器再由驅(qū)動(dòng)器中的偏差計(jì)數(shù)器和硬件電路和PLC的高速脈沖輸出比較處理后得到位移完成信號(hào)，送往PLC可形成閉環(huán)控制。在自動(dòng)模式下用戶只需按下啟動(dòng)鍵，系統(tǒng)以用戶設(shè)置的切割數(shù)量為限，自動(dòng)連續(xù)的切割，當(dāng)尚未超過切斷限制，但缺少原材料或著有物體靠近裁刀容易發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，并且終止各項(xiàng)動(dòng)作，等待警報(bào)解除再繼續(xù)工作。在該設(shè)備的軟件里我們可以編寫所需畫面，本課題需要手動(dòng)畫面、自動(dòng)畫面、設(shè)置畫面、數(shù)據(jù)畫面、登錄畫面等。上述相應(yīng)的按鍵要一一和PLC中相應(yīng)的元件對(duì)應(yīng)，即按下按鈕相應(yīng)PLC中的寄存器的值要發(fā)生變化。在工程出現(xiàn)異常的時(shí)候，操作畫面要顯示出警報(bào)。 方案論證 主機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)初定使用永宏公司PLC系列產(chǎn)品，永宏P(guān)LC擁有優(yōu)越的架構(gòu)：控制芯片采用自主產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)單芯片（SOC），整合了CPU、HSC、NC等高階功能硬件電路與一體，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，響應(yīng)速度快速。具體型號(hào)的選擇有以下倆種方案：方案一：選用永宏MN型主機(jī)，該型號(hào)主機(jī)為NC定位型專用主機(jī)，輸出口分繼電器和晶體管型，支持920KHz的高速計(jì)數(shù)頻率，920KHz的脈沖輸出。MN型主機(jī)支持差分接法，可以使用伺服自帶編碼器。方案二：選用永宏MA型主機(jī)，該型號(hào)為通用型主機(jī)，按主機(jī)IO點(diǎn)數(shù)分為12360等7種型號(hào)，支持100KHz高速計(jì)數(shù)，100KHz高速脈沖輸出。綜上所述，考慮到實(shí)際條件，本次課題控制器主機(jī)使用永宏MA型主機(jī)。可以顯示實(shí)時(shí)畫面，方便操控，具有精簡(jiǎn)的編程元件，齊全的驅(qū)動(dòng)、通訊接口。方案二：選用C3系列產(chǎn)品。綜上所述，本課題使用人機(jī)界面時(shí)，主要是操作工人和控制系統(tǒng)的互動(dòng)，不需要很強(qiáng)大的功能，從成本考慮，人機(jī)界面使用Unicon經(jīng)濟(jì)型中7寸屏幕即可，即選用HU070L00。方案一：A3伺服，具有優(yōu)異的硬件結(jié)構(gòu)可以大幅降低電機(jī)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，優(yōu)異的組裝工藝可以提高電機(jī)工作效率，高精度定位、快速響應(yīng)功能等方案二：臥龍伺服，具有小、中、大慣量3中類型的伺服，中慣量伺服普遍用于機(jī)床（車床、銑床）等機(jī)械設(shè)備，具有優(yōu)異的性能。 PLC與人機(jī)界面通訊方式的選擇PLC和人機(jī)界面在一些寄存器值和其它配置參數(shù)上需要做實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，此時(shí)我們需要將PLC主機(jī)和人機(jī)界面進(jìn)行通訊。方案二：使用232通訊線，將通訊拓展模塊FBs25連接與PLC的port 2口，PLC和人機(jī)界面?zhèn)z端都使用232的9pin串口連接。方案三：使用9F線，即一端用方孔特用串口連接PLC的Port 0口，另一端使用9pin串口連接人機(jī)界面。方案二：Unicon產(chǎn)品支持穿透功能，即使用穿透功能，不需要額外的接線，電腦可以透過HMI間接的連線到PLC，以供設(shè)計(jì)者或調(diào)試人員做程序的修改和參數(shù)設(shè)定。 用戶權(quán)限控制方式的選擇本課題使用的人機(jī)界面具有強(qiáng)大的安全機(jī)制和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)能力，給予了用戶權(quán)限分配的功能。目前Unicon提供倆種安全保護(hù)措施，具體實(shí)現(xiàn)方案選擇如下：方案一：使用用戶權(quán)限功能，即使用用戶組和用戶的理念來實(shí)現(xiàn)操作權(quán)限的限定。然后操作權(quán)限按用戶組為單位劃分。方案二：使用部件等級(jí)密碼，即用戶在操作某一個(gè)受保護(hù)的部件之前必須輸入相應(yīng)等級(jí)的密碼才可以操作。使用該類型安全等級(jí)的部件保護(hù)可以有效保護(hù)設(shè)備不被沒有權(quán)限的人亂操作。設(shè)計(jì)時(shí)，需要大量中間元件實(shí)現(xiàn)互鎖的功能。方案二：采用順控法，即按照生產(chǎn)流程的順序，由各種信號(hào)的觸發(fā)，自動(dòng)有序的進(jìn)行工作。 硬件系統(tǒng)配置在系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)涉及到PLC程序的編寫、為伺服運(yùn)行而準(zhǔn)備的伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的設(shè)置等。在伺服系統(tǒng)中，要了解好伺服驅(qū)動(dòng)器相關(guān)端口的含義以及伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置。 本系統(tǒng)所用到的輸入輸出分配如下表 系統(tǒng)控制器I/O分配及功能PLC I/O批注描述功能X0高速計(jì)數(shù)1記錄HSC0通道A相脈沖編碼器采集的反饋脈沖數(shù)以AB相模式反饋到硬件高速計(jì)數(shù)器的通道0處，即HSC0處X1高速計(jì)數(shù)2記錄HSC0通道B相脈沖編碼器采集的反饋脈沖數(shù)以AB相模式反饋到硬件高速計(jì)數(shù)器的通道0處，即HSC0處X2手動(dòng)工作模式切換按鍵按下后將系統(tǒng)工作模式切換為手動(dòng)模式X3自動(dòng)工作模式切換按鍵按下后將系統(tǒng)工作模式切換為自動(dòng)模式X4啟動(dòng)自動(dòng)模式環(huán)節(jié)操作按鍵在系統(tǒng)剛剛開機(jī)、暫停、停止后且為自動(dòng)工作模式下，按下該按鍵，系統(tǒng)重新開始工作X5暫停自動(dòng)模式環(huán)節(jié)操作按鍵在系統(tǒng)運(yùn)行且為自動(dòng)工作模式下時(shí)，按下該按鍵系統(tǒng)暫停運(yùn)行X6解除暫停自動(dòng)模式下操作按鍵在系統(tǒng)暫時(shí)停止運(yùn)行并為自動(dòng)工作模式時(shí)，按下該按鍵系統(tǒng)從之前暫停的地方繼續(xù)運(yùn)行X7停止自動(dòng)模式環(huán)節(jié)操作按鍵在系統(tǒng)開始運(yùn)行、暫停運(yùn)行且為自動(dòng)工作模式下時(shí)，按下該按鍵，系統(tǒng)進(jìn)入停止運(yùn)行狀態(tài)X8點(diǎn)動(dòng)送料手動(dòng)模式環(huán)節(jié)操作按鍵在系統(tǒng)為手動(dòng)工作模式下,按下該按鍵傳送帶向送料方向運(yùn)轉(zhuǎn)，松開按鍵傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)X9點(diǎn)動(dòng)后退手動(dòng)模式環(huán)節(jié)操作按鍵在系統(tǒng)為手動(dòng)工作模式下,按下該按鍵傳送帶向送料反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，松開按鍵傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)X10點(diǎn)動(dòng)切割手動(dòng)模式環(huán)節(jié)操作按鍵在系統(tǒng)為手動(dòng)工作模式下，按下該按鍵，裁刀執(zhí)行裁剪動(dòng)作X11缺料檢測(cè)模擬缺料傳感器該按鍵模擬缺料傳感器，按下后相當(dāng)于缺料傳感器得電，即系統(tǒng)處于缺料狀態(tài)X12料裝好模擬缺料傳感器該按鍵模擬缺料傳感器，按下后相當(dāng)于缺料傳感器復(fù)位，即系統(tǒng)處于原材料充足狀態(tài)X13人手靠近切刀模擬溫度傳感器該按鍵模擬溫度傳感器，按下后，模擬有溫度的物體靠近裁刀，比如人的肢體靠近裁刀時(shí)，系統(tǒng)處于警報(bào)狀態(tài)，馬上停止所有動(dòng)作X14人手離開切刀模擬溫度傳感器該按鍵模擬溫度傳感器，按下后模擬有溫度的物理離開裁刀，系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài) Y0脈沖輸出1PLC給伺服信號(hào)端以P/D脈沖輸出模式給伺服脈沖數(shù)量信號(hào)Y1脈沖輸出2PLC給伺服信號(hào)端以P/D脈沖輸出模式給伺服脈沖方向信號(hào)Y3切割裁刀動(dòng)作信號(hào)端有輸出時(shí)，裁刀動(dòng)作，執(zhí)行切割Y4警報(bào)系統(tǒng)狀態(tài)提示輸出端有輸出時(shí)，系統(tǒng)異常，提示操作人員進(jìn)行修正Y5系統(tǒng)缺料系統(tǒng)狀態(tài)提示輸出端有輸出時(shí)表示系統(tǒng)處于缺料狀態(tài)，需操作人員加料后，系統(tǒng)才恢復(fù)正常Y6人手靠近，有危險(xiǎn)系統(tǒng)狀態(tài)提示輸出端有輸出時(shí)表示系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，當(dāng)危險(xiǎn)解除時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)正常Y7設(shè)置量切割完畢系統(tǒng)狀態(tài)提示輸出端有輸出時(shí)表示，系統(tǒng)已經(jīng)完成預(yù)定工作量 PLC內(nèi)部繼電器、寄存器使用情況在PLC程序編寫時(shí)，在操作信息的輸入、控制信號(hào)的輸出、程序中部分線圈自鎖互鎖時(shí)會(huì)用到內(nèi)部繼電器來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能；在HMI畫面中的一些信息顯示、PLC換算程序以及高速脈沖輸出指令會(huì)用到PLC中寄存器