PAGE4PAGE22№強(qiáng)力垳磨機(jī)控制系統(tǒng)改造方案四川法斯特唐國(guó)榮2010年5強(qiáng)力垳磨機(jī)控制系統(tǒng)改造方案 摘要本文通過(guò)對(duì)以繼電器組成的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，代之以PLC加HMI的控制方式，保留原系統(tǒng)的液壓和電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。并且，考慮到操作人員的操作習(xí)慣，設(shè)備的工作方式將不會(huì)發(fā)生改變。操作部分采用HMI人機(jī)界面操作方式，避免了分布式按鍵在惡劣工作環(huán)境中經(jīng)常出現(xiàn)接觸性故障的現(xiàn)象。人機(jī)界面與PLC之間采用串行數(shù)據(jù)通訊，簡(jiǎn)化接線，避免了油污環(huán)境中線路老化造成的故障。由于有兩臺(tái)設(shè)備，并且設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作均比較簡(jiǎn)單。所以，控制上采用兩臺(tái)HMI加一臺(tái)PLC的控制方式，降低了控制系統(tǒng)的成本。人機(jī)界面之間采用以太網(wǎng)通訊，解決了串行通訊的通訊距離問(wèn)題，使設(shè)備布局更具有靈活性，同時(shí)，使PLC型號(hào)的選擇范圍得到擴(kuò)展，并且無(wú)需在PLC上擴(kuò)展R232通訊模塊，使控制系統(tǒng)的成本得到進(jìn)一步降低。關(guān)鍵詞：垳磨機(jī)觸摸屏PLC控制

目錄摘要???????????????????????????????????????????????????????????????????（1）引言???????????????????????????????????????????????????????????????????（3）第一章緒論??????????????????????????????????????????????????????????????（4）1.1目前垳磨機(jī)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題和改造的必要性???????????????????（4）1.2采用PLC控制機(jī)床的可行性分析??????????????????????????????????????????（4）1.3觸摸屏與PLC之間的數(shù)據(jù)交換????????????????????????????????????????????（5）第二章垳磨機(jī)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程??????????????????????????????????????????（6）2.1安全性要求???????????????????????????????????????????????????????????（6）2.1.1設(shè)備及操作安全???????????????????????????（6）2.1.2操作過(guò)程中的緊急情況處理???????????????????????????????????????????????（6）2.2正常工作過(guò)程的動(dòng)作要求???????????????????????????????????????????（6）2.2.1手動(dòng)模式的動(dòng)作要求???????????????????????????????????????????????（6）2.2.2自動(dòng)模式的動(dòng)作要求????????????????????????????????????????????????（7）第三章控制系統(tǒng)部件選型及技術(shù)準(zhǔn)備????????????????????????????????????????（8）3.1部件選型原則??????????????????????????????????????????????????（8）3.1.1幾種觸摸屏??????????????????????????????????????????????????的性價(jià)（8）3.1.2PLC選型?????????????????????????????????????????????????????????（10）3.1.3其他部件選型?????????????????????????????????????????????????????（11）3.2控制程序??????????????????????????????????????編寫及審核（11）3.2.1觸摸屏畫面設(shè)計(jì)??????????????????????????????????????????????（11）3.2.2PLC程序編寫????????????????????????????????????????????（13）3.2.3通訊設(shè)置???????????????????????????????????????????????????????（13）3.2.4程序?qū)徍思霸诰€調(diào)試???????????????????????????????????????結(jié)論?????????????????????????????????????????????????（13）參考文獻(xiàn)????????????????????????????????????????????????????????????（14）致謝??????????????????????????????????????（14）附件一PLC梯形圖程序???????????????????????????????????????????????????（16）附件二PLC程序清單???????????????????????????????????????????????????（20）引言本次進(jìn)行垳磨機(jī)控制系統(tǒng)改造的主要原因，是由于舊垳磨機(jī)的控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和可靠性較差。由于垳磨機(jī)的工作環(huán)境中油污很重，使設(shè)備操作面板上的按鈕和開(kāi)關(guān)在油污環(huán)境中極易腐蝕損壞，接線端子上的線頭也經(jīng)常由于腐蝕的原因而斷掉。由此造成設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)成本高，設(shè)備故障率高。也由此使得該設(shè)備的有效開(kāi)動(dòng)率低，整體工作效率差。同樣是由于控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和可靠性差的原因，該設(shè)備極易出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象。曾經(jīng)由于該設(shè)備的行走機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，致使垳磨頭在一個(gè)位置不停地旋轉(zhuǎn)，使該處的尺寸已經(jīng)進(jìn)入極限公差，而其余部分還有很大的加工余量。在目前一人多機(jī)的操作模式下，操作人員同時(shí)要進(jìn)行油石粘貼等其他準(zhǔn)備工作，因此，不可能隨時(shí)守在機(jī)器旁邊，這就要求提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，以防止產(chǎn)品發(fā)生質(zhì)量事故。在與采用PLC加HMI控制的一臺(tái)數(shù)控垳磨機(jī)的運(yùn)行情況相比較后，我們發(fā)現(xiàn)這臺(tái)數(shù)控垳磨機(jī)的控制系統(tǒng)基本沒(méi)有可靠性和穩(wěn)定性方面的故障。自購(gòu)買至今的兩年多時(shí)間里，更換的易損件為零。除HMI的觸摸屏采用的是半衰期為一年左右的民用屏外，該設(shè)備的控制系統(tǒng)具有中間環(huán)節(jié)少、適應(yīng)惡劣工作環(huán)境、易損件消耗少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，本次對(duì)舊垳磨機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，控制方式將以這臺(tái)數(shù)控垳磨機(jī)的控制方式為參照，采用PLC加HMI的控制方式。在設(shè)備改造費(fèi)用方面，改造后的兩臺(tái)設(shè)備將公用一套行走液壓站和裝夾液壓站，兩臺(tái)設(shè)備共用一臺(tái)PLC。這樣就使設(shè)備的控制系統(tǒng)整體費(fèi)用大幅度降低，加上設(shè)備主要運(yùn)行負(fù)荷減少15Kw左右，以每天運(yùn)行10小時(shí)的保守計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用約在50000元左右。而整套控制系統(tǒng)中較貴的觸摸屏，采用三年半衰期，五年以上使用壽命的三菱工業(yè)級(jí)屏幕。HMI整機(jī)是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的eView系列HMI，使整機(jī)價(jià)格比原裝三菱HMI的市場(chǎng)報(bào)價(jià)便宜近1800元，而使用壽命卻可以保證在五年以上，并且整套控制系統(tǒng)的改造費(fèi)用將控制在一萬(wàn)元以內(nèi)。再加上設(shè)備日常維護(hù)費(fèi)用降低，預(yù)計(jì)將在二至三個(gè)月內(nèi)收回設(shè)備改造成本。由此可以看出，本次設(shè)備改造可以給企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

第一章緒論1.1目前垳磨機(jī)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題和改造的必要性1.1.1垳磨機(jī)控制系統(tǒng)主要存在以下幾方面的問(wèn)題：⑴工作狀況不穩(wěn)定：在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，由于一個(gè)操作人員操作多臺(tái)機(jī)床，以及粘貼油石和為設(shè)備的下一次運(yùn)行做準(zhǔn)備工作等原因，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有操作人員隨時(shí)職守在現(xiàn)場(chǎng)，這就要求設(shè)備的運(yùn)行具有高可靠性。如果設(shè)備在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，而操作人員又沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行處理，就極有可能造成產(chǎn)品報(bào)廢。曾經(jīng)時(shí)常出現(xiàn)的現(xiàn)象是主軸在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而行走機(jī)構(gòu)控制失靈，造成行走功能失效，由此造成產(chǎn)品局部公差進(jìn)入極限值，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還時(shí)常出現(xiàn)其他影響產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備故障，還有諸如夾緊失靈，導(dǎo)致產(chǎn)品不能正確固定；漲緊功能失靈，造成磨削效率低等。⑵工作環(huán)境惡劣：由于設(shè)備機(jī)構(gòu)本身的缺陷，磨削油不能很好的封閉收集，只能靠自然回流的方式收集循環(huán)。操作人員在工作過(guò)程中常常將磨削油及油中的泥沙帶到操作面板上，加上油料的揮發(fā)飛濺等原因，整個(gè)控制系統(tǒng)經(jīng)常工作在嚴(yán)重油污環(huán)境中，由于分布式操作按鈕的不可完全密封性，致使油污中的泥沙隨著油污流入按鈕及操作面板上的控制開(kāi)關(guān)內(nèi)沉積后，不可避免地造成按鈕以及功能開(kāi)關(guān)失靈。并且，目前控制系統(tǒng)存在的許多中間控制環(huán)節(jié)，油污對(duì)接線端子的腐蝕作用致使線頭經(jīng)常斷掉也是控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的一大原因。1.1.2垳磨機(jī)控制系統(tǒng)改造的必要性：（1）從產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性方面，設(shè)備改造后可以大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。由于本公司加工的產(chǎn)品為高價(jià)值產(chǎn)品，材料價(jià)值多數(shù)在上千美元，一旦出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定而致使產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，將對(duì)公司造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，隨著生產(chǎn)任務(wù)的日漸飽滿，設(shè)備控制系統(tǒng)有必要盡快進(jìn)行改造，以提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，盡量杜絕因設(shè)備原因造成的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。（2）從設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用方面，設(shè)備改造后可以大幅節(jié)約設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。僅僅負(fù)荷減少一項(xiàng)，每年就可以節(jié)約將近50000元，加上易損件消耗減少，年總節(jié)約費(fèi)用將超過(guò)50000元。（3）從操作便捷性方面，設(shè)備改造后可以實(shí)現(xiàn)安全的一人多機(jī)工作模式。實(shí)現(xiàn)數(shù)控后，零件的垳磨次數(shù)可以設(shè)定，零件垳磨工作完成后，機(jī)器自動(dòng)處于停機(jī)狀態(tài)，從而提高了產(chǎn)品和設(shè)備的安全性。1.2采用PLC加HMI控制系統(tǒng)的可行性分析對(duì)比本公司已有的一臺(tái)采用PLC加HMI控制系統(tǒng)的數(shù)控垳磨機(jī)，從運(yùn)行的穩(wěn)定性，可靠性，經(jīng)濟(jì)性等各方面都比舊式垳磨機(jī)更好。但這臺(tái)數(shù)控垳磨機(jī)的工作方式與舊式垳磨機(jī)有所區(qū)別，因此，不能照搬該設(shè)備的控制系統(tǒng)。目前兩種垳磨機(jī)各有優(yōu)點(diǎn)：數(shù)控垳磨機(jī)的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性高，但其油石漲緊力不夠，導(dǎo)致工作效率較低。這屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題；而舊式垳磨機(jī)采用液壓漲緊系統(tǒng)，工作效率是數(shù)控垳磨機(jī)的1.5倍左右。同時(shí)，考慮操作人員的操作習(xí)慣和改造成本的原因，在改造過(guò)程中，將保留原垳磨機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作方式，只將控制系統(tǒng)改為PLC加HMI的控制系統(tǒng)。這樣改造之后，設(shè)備既保留原有的工作效率，又具有數(shù)控垳磨機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，并且，隨著控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性的提高，其工作效率將得到進(jìn)一步的提升。由此可見(jiàn)，采用PLC加HMI的控制方式對(duì)舊垳磨機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案，無(wú)論從工作效率還是操作方便性都具有非常確定的可行性。1.3觸摸屏與PLC之間的數(shù)據(jù)交換由于舊式垳磨機(jī)有兩臺(tái)，并都將進(jìn)行改造，為了節(jié)約改造成本，將采用一臺(tái)PLC加兩臺(tái)HMI組成控制網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)控制兩臺(tái)設(shè)備的方式。因此，控制系統(tǒng)存在HMI之間和HMI與PLC之間的數(shù)據(jù)交換。HMI之間采用以太網(wǎng)通訊，可以突破串行通訊的通訊距離限制，使設(shè)備布局更具有靈活性。在工作過(guò)程中，設(shè)定一臺(tái)HMI為主機(jī)，使其與PLC之間進(jìn)行直接數(shù)據(jù)交換，而另一臺(tái)HMI作為主機(jī)的屏幕擴(kuò)展，其工作方式是提高以太網(wǎng)控制主機(jī)的存儲(chǔ)區(qū)域，并通過(guò)主機(jī)與PLC通訊。這樣減少了在PLC上進(jìn)行串口模塊擴(kuò)展的費(fèi)用。采用控制網(wǎng)絡(luò)的方式，在元件選型上就可以選用常用的PLC，而無(wú)需考慮PLC的通訊擴(kuò)展能力，使這樣就可以選用價(jià)格較低的PLC產(chǎn)品，為部件選型提供方便。而目前市面上帶以太網(wǎng)接口和串口的HMI已經(jīng)開(kāi)始成為主流產(chǎn)品，比如國(guó)產(chǎn)的eView系列人機(jī)界面中就有多款既帶串口又帶以太網(wǎng)口的HMI。而這個(gè)系列的人機(jī)界面采用的是三菱的工業(yè)級(jí)屏幕，市場(chǎng)報(bào)價(jià)卻比三菱原裝HMI便宜1800元。

第二章垳磨機(jī)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程2.1安全性要求安全性是設(shè)備正常運(yùn)行的保障，任何控制系統(tǒng)都應(yīng)該把安全性放在首位。綜合安全性的內(nèi)容，主要是指設(shè)備和操作人員的人身安全，以及設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的緊急情況處理的方便性這兩個(gè)方面。2.1設(shè)備安全性從機(jī)械結(jié)構(gòu)上已經(jīng)進(jìn)行了合理的處理。使設(shè)備不會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)沖撞，卡死，以及爆炸等危險(xiǎn)性。設(shè)備的液壓系統(tǒng)采用安全調(diào)壓閥，以保證工作壓力的恒定，避免高壓油管出現(xiàn)爆裂。左右行走的最大行程由行走油缸的行程決定，從硬件上限制了超過(guò)最大行程產(chǎn)生沖撞的危險(xiǎn)性。操作安全性方面從電氣控制上考慮了緊急停止按鈕，并且將自動(dòng)和手動(dòng)模式分開(kāi)在兩個(gè)不同的畫面上操作，這樣就不會(huì)在手動(dòng)調(diào)整的時(shí)候誤動(dòng)作自動(dòng)按鈕，造成人身傷害事故。工作過(guò)程中的緊急情況處理無(wú)論在自動(dòng)模式還是在手動(dòng)模式下，一旦出現(xiàn)緊急情況，只要即時(shí)按下緊急停鎖按鈕，機(jī)器將停止除公用設(shè)備外的本機(jī)所有動(dòng)作，直到排除故障并拉起緊急停鎖按鈕后，才可以進(jìn)行本機(jī)下一步的操作。自動(dòng)運(yùn)行模式不進(jìn)行掉電保持，因此，拉起緊急停鎖按鈕后，不會(huì)出現(xiàn)機(jī)器再次自動(dòng)運(yùn)行的情況。要讓機(jī)器開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行，必須重新進(jìn)行垳磨頭位置和油石漲緊情況確認(rèn)，然后重新在自動(dòng)模式下按自動(dòng)啟動(dòng)按鈕。正常工作過(guò)程的動(dòng)作要求機(jī)器工作模式有自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式。在自動(dòng)模式運(yùn)行前，操作人員要進(jìn)行油石安裝，零件裝夾，垳磨起始位置和結(jié)束位置確認(rèn)。這一系列的動(dòng)作都設(shè)定在手動(dòng)模式畫面中。手動(dòng)準(zhǔn)備完成后，通過(guò)模式按鍵回到模式選擇畫面，點(diǎn)按自動(dòng)模式按鍵，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式畫面，點(diǎn)按畫面上的自動(dòng)啟動(dòng)按鍵，機(jī)器開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)模式的動(dòng)作要求機(jī)器進(jìn)入手動(dòng)模式以及在手動(dòng)模式下機(jī)器的可操作動(dòng)作如下：進(jìn)入手動(dòng)模式：機(jī)器開(kāi)機(jī)后自動(dòng)進(jìn)入的是模式選擇畫面，在選擇畫面上點(diǎn)按手動(dòng)模式按鍵，機(jī)器切換到手動(dòng)模式畫面。主軸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)：按住畫面上的主軸按鍵，主軸旋轉(zhuǎn)，松開(kāi)后主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。零件夾緊/放松：先按下裝夾按鍵，使零件裝夾油泵啟動(dòng)。然后按下夾緊按鍵，零件被夾緊；按下松開(kāi)按鍵，零件被松開(kāi)。垳磨頭進(jìn)/退：先按下行走按鍵，使行走油泵啟動(dòng)。然后按住畫面上的前進(jìn)按鍵，垳磨頭向前行進(jìn)，松開(kāi)后停止；按住畫面上的后退按鍵，垳磨頭向后退，松開(kāi)后停止。油石漲緊/縮回：先按下畫面上的漲縮按鍵，使油石漲緊油泵啟動(dòng)，然后按下漲開(kāi)按鍵，油石開(kāi)始漲緊，按下縮回按鍵后，油石開(kāi)始縮回。點(diǎn)按冷卻按鍵，冷卻泵啟動(dòng)；再次點(diǎn)按后冷卻泵停止。點(diǎn)按畫面上的模式按鍵，畫面回到模式選擇畫面。自動(dòng)模式的動(dòng)作要求機(jī)器進(jìn)入自動(dòng)模式的動(dòng)作過(guò)程如下：進(jìn)入自動(dòng)模式：在模式選擇畫面上點(diǎn)按自動(dòng)模式，畫面切換到自動(dòng)模式畫面。點(diǎn)按畫面上的啟動(dòng)按鍵后，機(jī)器開(kāi)始進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)機(jī)器的動(dòng)作過(guò)程如下：檢查零件夾緊動(dòng)作和垳磨頭漲緊動(dòng)作完成；啟動(dòng)行走油泵電機(jī)；啟動(dòng)冷卻電機(jī)；主軸旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)并開(kāi)始計(jì)時(shí)3秒后，垳磨頭向前行走；前限位信號(hào)有效，開(kāi)始計(jì)時(shí)2秒后垳磨頭向后行走，計(jì)數(shù)器減1；后限位信號(hào)有效，開(kāi)始計(jì)時(shí)2秒后垳磨頭向前行走，計(jì)數(shù)器減1；設(shè)定的垳磨次數(shù)為0，垳磨頭向后行走，停在后限位信號(hào)有效位置；主軸停止旋轉(zhuǎn)，垳磨頭松開(kāi)，冷卻泵停止，完成設(shè)定的垳磨工作。在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中再次點(diǎn)按啟動(dòng)按鍵，機(jī)器開(kāi)始退出自動(dòng)運(yùn)行程序，此時(shí)機(jī)器的動(dòng)作過(guò)程；機(jī)器運(yùn)行到后限位有效位置；主軸停止旋轉(zhuǎn)；機(jī)器停止行走；垳磨頭松開(kāi)；冷卻泵停止工作。點(diǎn)按畫面上的模式按鍵，畫面回到模式選擇畫面，點(diǎn)按手動(dòng)模式按鍵，進(jìn)入手動(dòng)模式畫面，通過(guò)手動(dòng)操作取下零件后準(zhǔn)備下一次垳磨工作。5.緊急情況按下緊急停止按鈕，機(jī)器立即停止除公用設(shè)備外的所有本機(jī)動(dòng)作。第三章控制系統(tǒng)部件選型及技術(shù)準(zhǔn)備3.1部件選型原則控制系統(tǒng)零部件選型本著性能優(yōu)先，廣泛比價(jià)的原則。性能上以滿足控制要求為準(zhǔn)則，不盲目選用頂級(jí)或者名牌產(chǎn)品。PLC和擴(kuò)展模塊以穩(wěn)定性、耐用性、功能性相結(jié)合的原則，冗余量控制在2個(gè)輸入輸出點(diǎn)以內(nèi)。HMI必須考慮工作環(huán)境的因素，要耐油污和腐蝕，屏幕大小根據(jù)最小分辨率和按鍵設(shè)置數(shù)量進(jìn)行綜合考慮，盡量控制在5英寸左右，以控制HMI的總體價(jià)格。功能方面需滿足接口需求，力求編程和調(diào)試簡(jiǎn)單方便。接觸器和繼電器盡量采用統(tǒng)一廠家和型號(hào)，以方便批量采購(gòu)。3.1.1考察目前國(guó)內(nèi)幾家主要的HMI生產(chǎn)廠家的系列產(chǎn)品，從滿足功能和組網(wǎng)連接用通訊接口需求以及價(jià)格等各方面進(jìn)行綜合考慮。下面是幾家HMI的規(guī)格性能比較：1.深圳顯控公司“Samkoon”—SA系列人機(jī)界面產(chǎn)品主要特點(diǎn)：型號(hào)：

SA-5.7A/SA-5.7B/SA-5.7C

顯示區(qū)大?。?/p>

5.7″（長(zhǎng)：寬=4：3）

分辨率：

640×480/640×480/320×234

亮度：

350cd/㎡

對(duì)比度：

400：1

顏色：

262144色

背光燈：

LED背光燈

控制面板：

5線高精度觸摸屏

通信口：

PC(USB)、控制器(RS232、RS422、RS485)

內(nèi)存：

128M/FLASH+128MSDRAM

CPU：

32-bit440MHzRISC工作環(huán)境溫度：

-10～65℃

工作環(huán)境濕度：

10～90%RH

防震度：

10-25Hz（X

YZ方向2G/30分鐘）產(chǎn)品耐磨,防水,抗震能力極強(qiáng)；該系列產(chǎn)品無(wú)以太網(wǎng)口，無(wú)使用壽命承諾，價(jià)格：1180元/臺(tái)。

2.蘇州臺(tái)達(dá)系列HMI規(guī)格特性：:5.7吋STNLCD256色

10.4吋TFTLCD65536色

5.7吋STNLCD8灰階藍(lán)白色

5.7吋FSTNLCD16灰階黑白色

8吋TFTLCD65536色

ARM9CPU206.4MHz

4、6、7功能鍵

320*240、640*480像素

3M、7MFlashMemory

256KbytesSRAM支持SM卡/U盤

USB1.1高速下載規(guī)劃程序

2組通訊端口，可同時(shí)連接不同的通訊格式最多支持8國(guó)語(yǔ)言畫面設(shè)計(jì)觸摸屏符合IP65&NEMA4規(guī)格通過(guò)CE&UL認(rèn)證產(chǎn)品采用三星民用屏居多，半衰期在1.5年左右。目前我公司數(shù)控垳磨機(jī)上采用的是該系列的10.4吋,防水,抗震能力較差，正常使用一年后屏幕開(kāi)始出現(xiàn)靈敏性差的問(wèn)題，更換一張屏幕后繼續(xù)使用。且該系列產(chǎn)品無(wú)以太網(wǎng)接口，需采用PLC串口擴(kuò)展聯(lián)機(jī)?；谝陨显颍静豢紤]選用蘇州臺(tái)達(dá)的HMI。3.上海步科自動(dòng)化有限公司eView系列HMI:規(guī)格型號(hào)：MT4300TE

顯示尺寸 5.7″TFT（113.28×84.7mm)

分辨率 320*234

顯示色彩 65536

亮度 500cd/m2

背光燈 LED

觸摸屏 4線精密電阻網(wǎng)絡(luò)（表面硬度4H）

液晶壽命 50000小時(shí)

CPU 32-bit400MHzRISC

存儲(chǔ)器 8MFLASH+16MSDRAM

配方存儲(chǔ)器&RTC 256KB+實(shí)時(shí)時(shí)鐘

打印端口 1DB25，支持SPRTSP-DN16PH，HPLaserJetP2014，EPSONLQ305KT

以太網(wǎng) 支持

程序下載 1個(gè)USBSLAVE接口

通訊端口 COM0:RS232/RS485-2/RS485-4,

COM1:RS232/RS485-2/RS485-4,COM2:RS232

防震度 10～25Hz(X、Y、Z方向2G/30分鐘)

工作溫度 0～45℃

工作濕度 根據(jù)該公司資料顯示，該系列產(chǎn)品采用三菱工業(yè)級(jí)屏幕，半衰期為3年以上，液晶使用壽命達(dá)到5年以上，帶以太網(wǎng)接口。可適應(yīng)露天、雨霧、粉塵等惡劣環(huán)境。能非常方便地和目前市面上幾乎所有PLC聯(lián)機(jī)，除少部分通訊須單獨(dú)編程設(shè)置，大多數(shù)通訊可以采用自動(dòng)配置。價(jià)格：2750元/臺(tái)根據(jù)部件選型原則，優(yōu)先考慮國(guó)產(chǎn)HMI。對(duì)比以上幾種國(guó)產(chǎn)HMI的性能和價(jià)格，參考我公司目前使用的蘇州臺(tái)達(dá)HMI，最終確定選用上海步科自動(dòng)化有限公司eView系列HMI中的MT4300TE。該產(chǎn)品采用日本三菱工業(yè)級(jí)屏幕，整機(jī)價(jià)格比三菱原裝整機(jī)HMI便宜1800元。由于采用工業(yè)級(jí)屏幕，半衰期超過(guò)三年，因此，性能遠(yuǎn)優(yōu)于半衰期一年的民用屏。從優(yōu)先考慮性能，綜合考慮價(jià)格的原則出發(fā)，其性價(jià)比優(yōu)于其他產(chǎn)品。PLC選型根據(jù)選型原則，優(yōu)先選用上海步科自動(dòng)化有限公司的Kinco系列PLC。該產(chǎn)品采用德國(guó)西門子技術(shù)，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)，選用該產(chǎn)品還具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：1、編程及通訊設(shè)置簡(jiǎn)單：其編程方式與西門子S7-200的編程方式相同，與eView系列HMI聯(lián)機(jī)設(shè)置非常方便。2、選用同一公司的系列產(chǎn)品，從技術(shù)支持上可以獲得更多的方便，公司可以為客戶免費(fèi)完成PLC和HMI全套解決方案，并安裝調(diào)試。3、享受成套產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)惠，根據(jù)該公司的資料顯示，該系列產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性測(cè)試結(jié)果與西門子同類型PLC一致，而市場(chǎng)報(bào)價(jià)比三菱相同點(diǎn)數(shù)的PLC還低1300元。以下是幾種HMI和PLC的市場(chǎng)報(bào)價(jià)及規(guī)格性能。表3-1幾種HMI和PLC性能價(jià)格比較表序號(hào)名稱規(guī)格及型號(hào)數(shù)量單位單價(jià)合計(jì)備注1KincoPLCCPU304EX-14AR1臺(tái)800800步科2擴(kuò)展模塊K322-16XR1臺(tái)560560步科3觸摸屏MT4300TE2臺(tái)27505500帶以太網(wǎng)口總計(jì)68601三菱PLCFX2N-16MR1臺(tái)210021002擴(kuò)展模塊FX2N-16EYR1臺(tái)7007003觸摸屏GT11552臺(tái)45009000沒(méi)有以太網(wǎng)口總計(jì)118001顯控觸摸屏SA-52臺(tái)11802360沒(méi)有以太網(wǎng)口3.1.31.中間繼電器：主要對(duì)交流接觸器實(shí)現(xiàn)中間控制，選用正泰JZX型微型繼電器。2.接觸器：主要用于行走泵電機(jī)、零件裝夾泵電機(jī)、垳磨頭漲緊電機(jī)、主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主電路通斷控制，選用正泰CJZ型交流接觸器。3.電磁閥：使用機(jī)器原有的電磁閥可以滿足控制要求，且該類型的電磁閥耐用性比較好。表3-2控制系統(tǒng)其他零部件清單序名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1R232通訊線纜6米1根2以太網(wǎng)線纜10米1根3中間繼電器JZX-22F/4Z24VDC12只4交流接觸器GSC1(CJZ4-D)-0910220VAC8只5電磁閥MFZ1-5.5YC24VDC4只6電磁閥MFZ1-4.5N24VDC6只7繼電器座CZY14A12只3.2控制程序的編寫及審核3.2.1HMI畫面設(shè)計(jì)考慮HMI程序大小的問(wèn)題，畫面數(shù)量盡量減少。因此，HMI畫面主要由開(kāi)機(jī)畫面、模式選擇畫面、手動(dòng)模式畫面、自動(dòng)模式畫面組成。如下圖：圖3-1開(kāi)機(jī)畫面：圖3-1開(kāi)機(jī)歡迎畫面圖3-2模式選擇畫面：圖3-2工作模式選擇畫面圖3-3手動(dòng)模式畫面：圖3-3手動(dòng)模式畫面圖3-4自動(dòng)模式畫面：圖3-4自動(dòng)模式畫面PLC程序編寫（見(jiàn)附錄一：PLC程序）通訊設(shè)置通訊設(shè)置只涉及到兩臺(tái)HMI之間采用以太網(wǎng)通訊的IP地址設(shè)置，其他均采用默認(rèn)設(shè)置。兩臺(tái)HMI分別為：HMI0，IP：；HMI1，IP:。其中HMI0作為主機(jī)，直接與PLC以R232聯(lián)接，HMI1作為HMI0的屏幕擴(kuò)展，用以太網(wǎng)口與HMI0聯(lián)接，其按鍵控制地址選擇為HMI0的存儲(chǔ)區(qū)地址，通過(guò)HMI0控制PLC的內(nèi)部地址。程序?qū)徍思霸诰€調(diào)試本方案的所有程序都需經(jīng)過(guò)軟件離線模擬、硬件聯(lián)機(jī)無(wú)負(fù)載動(dòng)作信號(hào)調(diào)試、負(fù)載狀態(tài)單步動(dòng)作調(diào)試、聯(lián)機(jī)試運(yùn)行四個(gè)步驟。在調(diào)試過(guò)程中，將請(qǐng)PLC廠家的專業(yè)工程師來(lái)現(xiàn)場(chǎng)主持，并培訓(xùn)本公司操作人員的操作和日常維護(hù)技能，同時(shí)對(duì)維修技術(shù)人員進(jìn)行故障維修技能培訓(xùn)。結(jié)論本廠的兩臺(tái)舊垳磨機(jī)通過(guò)本次改造之后，主要有以下幾方面的改善：保留了原來(lái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)改為兩臺(tái)設(shè)備共用一套液壓站的方式，從節(jié)約能源的角度，有效降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用；在電氣控制上采用一臺(tái)PLC加輸出擴(kuò)展模塊控制兩臺(tái)機(jī)器。與一臺(tái)PLC相比，一個(gè)輸出擴(kuò)展模塊的價(jià)格約為PLC的二分之一左右，有效節(jié)約控制系統(tǒng)改造費(fèi)用；在工作效率上保留原有的液壓漲緊系統(tǒng)，改善控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性后，設(shè)備的故障時(shí)間大幅減少，使其有效工作時(shí)間增加，設(shè)備的整體效率將有大幅提高；取消操作面板的分布式按鈕，減少控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)的可靠性得到極大的提高，通過(guò)這一高一低的改變，也就使設(shè)備的日常維護(hù)費(fèi)用得到有效的降低；隨著設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性的改善，將使該設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量的可控性得到極大的提高。

參考文獻(xiàn)1俞金壽，何衍慶等.集散控制的原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19942王衛(wèi)兵，高俊山等.可編程序控制器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20023龔仲華，S7-200/300/400PLC應(yīng)用技術(shù)——通用篇.北京：人民郵電出版社，20074韓兵，觸摸屏技術(shù)及應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社20085/附件一：PLC梯形圖程序附件二：PLC程序清單全局變量名地址數(shù)據(jù)類型注釋停鎖1%I0.0BOOL機(jī)組1急停按鈕停鎖2%I0.1BOOL機(jī)組2急停按鈕前限位1%I0.2BOOL機(jī)組1前限位前限位2%I0.3BOOL機(jī)組2前限位后限位1%I0.4BOOL機(jī)組1后限位后限位2%I0.5BOOL機(jī)組2后限位急停鎖1%M0.0BOOL機(jī)組1急停鎖定急停鎖2%M0.1BOOL機(jī)組2急停鎖定主軸1%M1.0BOOL機(jī)組1主軸旋轉(zhuǎn)控制主軸2%M1.1BOOL機(jī)組2主軸旋轉(zhuǎn)控制行走1%M2.0BOOL機(jī)組1往復(fù)泵啟動(dòng)/停止控制前進(jìn)1%M2.1BOOL機(jī)組1垳磨頭前進(jìn)控制前進(jìn)2%M2.2BOOL機(jī)組2垳磨頭前進(jìn)控制后退1%M2.3BOOL機(jī)組1垳磨頭后退控制后退2%M2.4BOOL機(jī)組2垳磨頭后退控制行走2%M2.5BOOL機(jī)組2往復(fù)泵啟動(dòng)/停止控制裝夾1%M3.0BOOL機(jī)組1控制公用零件裝夾泵啟動(dòng)夾緊1%M3.1BOOL機(jī)組1零件夾緊控制夾緊2%M3.2BOOL機(jī)組2零件夾緊控制放開(kāi)1%M3.3BOOL機(jī)組1零件放開(kāi)控制放開(kāi)2%M3.4BOOL機(jī)組2零件放開(kāi)控制裝夾2%M3.5BOOL機(jī)組2控制公用零件裝夾泵啟動(dòng)漲縮1%M4.0BOOL機(jī)組1垳磨頭漲縮泵啟動(dòng)/停止控制漲1%M4.1BOOL機(jī)組1垳磨頭漲緊控制縮1%M4.2BOOL機(jī)組1垳磨頭縮回控制漲縮2%M5.0BOOL機(jī)組2垳磨頭漲縮泵啟動(dòng)/停止控制漲2%M5.1BOOL機(jī)組2垳磨頭漲緊控制縮2%M5.2BOOL機(jī)組2垳磨頭縮回控制冷卻1%M6.0BOOL機(jī)組1冷卻泵啟動(dòng)/停止控制冷卻2%M6.1BOOL機(jī)組2冷卻泵啟動(dòng)/停止控制自動(dòng)1%M7.0BOOL機(jī)組1自動(dòng)啟動(dòng)/停止鎖定控制自動(dòng)2%M7.1BOOL機(jī)組2自動(dòng)啟動(dòng)/停止鎖定控制自動(dòng)鎖1%M7.2BOOL機(jī)組1自動(dòng)運(yùn)行有效自動(dòng)鎖2%M7.3BOOL機(jī)組2自動(dòng)運(yùn)行有效自動(dòng)停1%M7.4BOOL機(jī)組1自動(dòng)垳磨工作結(jié)束自動(dòng)停2%M7.5BOOL機(jī)組2自動(dòng)垳磨工作結(jié)束旋轉(zhuǎn)1%Q0.0BOOL機(jī)組1主軸旋轉(zhuǎn)輸出旋轉(zhuǎn)2%Q0.1BOOL機(jī)組2主軸旋轉(zhuǎn)輸出往復(fù)%Q0.2BOOL兩機(jī)組公用往復(fù)行走泵輸出裝夾泵%Q0.3BOOL兩機(jī)組公用零件裝夾泵輸出漲縮泵1%Q0.4BOOL機(jī)組1垳磨頭漲縮泵輸出漲縮泵2%Q0.5BOOL機(jī)組2垳磨頭漲縮泵輸出前進(jìn)11%Q2.0BOOL機(jī)組1垳磨頭前進(jìn)閥輸出前進(jìn)22%Q2.1BOOL機(jī)組2垳磨頭前進(jìn)閥輸出后退11%Q2.2BOOL機(jī)組1垳磨頭后退閥輸出后退22%Q2.3BOOL機(jī)組2垳磨頭后退閥輸出夾緊11%Q2.4BOOL機(jī)組1零件夾緊閥輸出夾緊22%Q2.5BOOL機(jī)組2零件夾緊閥輸出放開(kāi)11%Q2.6BOOL機(jī)組1零件放開(kāi)閥輸出放開(kāi)22%Q2.7BOOL機(jī)組2零件放開(kāi)閥輸出漲11%Q3.0BOOL機(jī)組1垳磨頭漲開(kāi)閥輸出縮11%Q3.1BOOL機(jī)組1垳磨頭縮回閥輸出漲22%Q3.2BOOL機(jī)組2垳磨頭漲開(kāi)閥輸出縮22%Q3.3BOOL機(jī)組2垳磨頭縮回閥輸出冷卻11%Q3.4BOOL機(jī)組1冷卻泵輸出冷卻22%Q3.5BOOL機(jī)組2冷卻泵輸出進(jìn)延時(shí)1%VW10INT機(jī)組1垳磨頭前進(jìn)啟動(dòng)延時(shí)T4退延時(shí)1%VW12INT機(jī)組1垳磨頭后退啟動(dòng)延時(shí)T5進(jìn)延時(shí)2%VW20INT機(jī)組2垳磨頭前進(jìn)啟動(dòng)延時(shí)T7退延時(shí)2%VW22INT機(jī)組2垳磨頭后退啟動(dòng)延時(shí)T8機(jī)組1計(jì)數(shù)%VW30INT機(jī)組1垳磨設(shè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器C1機(jī)組2計(jì)數(shù)%VW40INT機(jī)組2垳磨設(shè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器C2基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)HYPERLINK"/detail.ht