SOLCN触摸屏与西门子S7-200在四辊卷板机控制系统中的应用

摘要：本文针对4辊卷板机的工艺特点，采用了触摸屏-PLC的结构设计了4辊卷板机控制系统的硬件和软件.该系统已经实际应用，取得了很好的经济效益。 关键词: 速肯触摸屏 西门子PLC 四辊卷板机 The application of and Siemens PLC in the 4-rolling machine control system Zhao Lishuang1，Li Meng2 (1. School of Electronic Information and Control Engineering Jinan 250353； 2. shandong chaoyue numerical control electronic co.,LTD，Jinan 250000 ) Abstract：In this paper, we use the frame of the solcn touch screen and Siemens PLC to design the control system’s hardware and software based on the characteristic of the 4-rolling machine . This system has already been used in the fact and yielded good economic returns. Key words： SOLCN touch screen siemens PLC 4-rolling machine 1. 引言 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。PLC是以微处理器为基础的通用工业控制装置，它的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。【1】PLC已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。 卷板机是机械加工中的重要设备，应用范围广泛，可广泛应用于石油、石油化工、制药、冶金、造纸、电力、食品及轻工等工业领域。我们研发的卷板机电气控制系统具有直观性、可靠性和较高的性价比，已经大量应用在大型船厂和空调加工厂，经应用证明具有很好效果，提高工人工作效率，产生很大的经济效益。 2. 工艺流程 本文所讨论的四辊卷板机上辊旋转为机械转动，下辊和侧辊升降为液压传动，操作采用电气集中控制，该机一次上料能完成板料两端的预变及卷制筒形，弧形工件，还可以对金属板料进行一定的整形和校平工作，有直接预弯，省事、省料之功效，上辊、下辊、侧辊两端固定旋转编码器，将辊旋转次数转换成六路高速脉冲信号，传送到PLC实现逻辑功能。自动控制要求主要有方便的任意点位置的定位，机械本体系统参数修整设置，故障诊断提示功能，简洁高效的系统操作提示及报警可在操作面板上显示，系统的启动、停止以及急停可在任何状态下进行。经过分析，需要六路高速输入通道，可以采用两个性能稳定、成本低廉的西门子S7-200系列的PLC就可以满足要求。 3. 控制系统硬件配置 PLC选用S7-200 PLC的型号为CPU226 DC/DC/24输入/16输出，自带4个两相高速计数器（30KHz），两个RS485接口。 人机界面选用SOLT500D-C彩色触摸屏，可以与市场上主流PLC厂家的PLC直接通讯（正是由于其兼容性强才决定选用此产品），还可以通过MODBUS协议跟单片机直接通讯。SOLCN触摸屏软件esol5.8，支持离线模拟功能，在没有触摸屏的情况下，可以在电脑上模拟编辑好的程序，使用起来非常方便。 4. 控制系统软件设计及功能 系统的软件主要由触摸屏参数设置和流程实时检测及PLC采集现场信息进行逻辑控制。触摸屏软件主要有系统图、工艺参数实时显示、参数设置、系统简介、报警、诊断等画面，这些画面可以让工人直观方便的掌握机器运行状态，也可以方便用户进行后期的设备维护。如图4、图5、图6所示部分子画面。 PLC采集现场信号，进行逻辑控制，实时输出控制量，达到控制目标。控制系统的逻辑关系在STEP7—Micro/WINV4.0环境下设计PLC的梯形图，实现逻辑自动控制。下面给出部分主要程序的梯形图。 4.1 PLC 程序设计 本系统需要输入六路高速计数信号，一个S7-200 PLC不能满足要求，通过两个西门子PLC组网来解决这个问题。两个PLC组网的通信程序可以由S7-200指令向导的NETR/NETW功能创建，在每个扫描周期内使用SM0.0即可在主程序中调用此子程序。 （图1） 旋转编码器是高速脉冲信号，PLC低速输入端口无法捕捉，必须使用内置高速脉冲信号计数器，图1中，Network1为从PLC高速计数器HSC0,HSC1,HSC2将接收的旋转编码器的脉冲信号传入主PLC的读缓冲区VD300,VD304,VD308中,在主PLC中进行逻辑控制。Network2为数据在主PLC处理后传送至从PLC读缓冲区。 （图2） 控制系统参数非常重要，如果由于意外突然断电丢失数据，将会对生产过程造成很大的损失，为了防止此类情况的发生，本系统设计了六路高速计数器的掉电保持程序。图2为从PLC的高速计数器HSC0的掉电保持程序，HSC0的传输数据存储区VD1000在传递给主PLC的读缓冲区同时传入存储区SMD38,置位SMB37，指定高速计数器HSC0。将PLC数据保存在存储区中。其它高速计数器同样做此设计。人机中的配方数据寄存器长度为32K（32768）字节。断电保存类型。主要用于与PLC指量交换数据，如用于生产工艺控制数据的保存及重新设置等。用户必须自动计算配方地址的使用情况，不允许重复使用同一地址。【2】 （图3） 本系统采用了速肯触摸屏作为人机界面，图3为触摸屏控制高速计数器HSC0清零功能，触摸屏操作的清零按钮对应的PLC地址M31.0，当触摸屏按键动作时，M31.0的值相应改变，将存储区SMD38,VD1000清零，SMB37置位，从而实现了清零效果。触摸屏的其他功能也是指定相应PLC存储区地址即可。 4.2触摸屏画面设计 （图4） 图4为触摸屏手动状态的界面，左侧实时显示三个辊的坐标值，右侧为三个辊坐标的图形化显示，下侧为油泵电机和主电机的工作状态。当按下手动按钮后，触摸屏界面如图5所示，三辊的运动状态变为自动锁定状态，不可进行手工操作。 （图5） 在工作过程中出现任何异常情况，可按操作台上的急停按钮进入急停状态，来保护现场。外部信号或操作失误自动进入报警画面，也可手动进入查看。报警时外部红灯点亮，且屏幕上报警菜单闪烁，提示设备故障点。故障排除后自动返回。如果出现主电机过热，油泵电机过热，三辊运动超行程时，也会自动弹出报警界面，如图6，图7所示，避免不必要的损失。 （图6） （图7） 4.3系统调试 主站PLC RS-485接口与速肯触摸屏COM0用电缆直接连接通信，两个PLC直接设成主站从站后通过RS-485进行通讯。笔记本用PC/PPI电缆线与PLC连接，下装系统的PLC程序，运用SIEMENS Mananger软件的在线监控功能，在线监控PLC程序的运行状态，完成系统调试。 根据生产的需要，可以对各辊的上行程保护位置设定，直接输入需要修正的数值。电机启动延时，（即电机停止后，惯性运行的时间段）调整时应 >实际时间，单位为100ms。频敏分离时间（即电机带频敏启动器运行的时间，根据电机实际额定速度接近到达时间而定），调整时应 <实际需要时间，单位为100ms。位置比与跟踪误差值修正，默认脉冲/位置比设置为1，自动跟踪误差设置为1。 5. 结束语 根据WB12N-12X2500卷板机型卷板机的特点进行设计的电气控制系统，具有投资小，安装调试简单，可靠性高，目前该控制系统在多家空调生产厂家，大型船厂等地方，运行稳定可靠，获得满意的效果。 参考文献 [1]廖常初，PLC编程及应用，机械工业出版社，2006 [2] 速肯人机界面编程手册，说明书，20050823