盧森

（中國航發(fā)貴州黎陽動(dòng)力，貴州 貴陽 550016）

發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的沖洗工作，長(zhǎng)期以來采用的是人工模式。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟，以減輕勞動(dòng)者的工作負(fù)擔(dān)、提高工作效率為目的一些工業(yè)技術(shù)，正逐步應(yīng)用到我們的生產(chǎn)和研制中。本裝置的研制正是在時(shí)代需求下的產(chǎn)物。整體的機(jī)械構(gòu)造上，由原來的一路人工沖洗，擴(kuò)展為五路自動(dòng)沖洗，并可控制搖臺(tái)是否投入，機(jī)械設(shè)計(jì)由專人完成，本次工作完成的是該試驗(yàn)器的控制系統(tǒng)部分?？刂葡到y(tǒng)的工作壓力、溫度和時(shí)間只需按照工藝要求，在觸摸屏上設(shè)定好，由控制系統(tǒng)來保證，并自動(dòng)完成清洗任務(wù)。

1 控制模式

控制系統(tǒng)的主構(gòu)架采用：HMI+PLC+執(zhí)行機(jī)構(gòu)

人機(jī)界面：HMI（Human Machine Interface），采用深圳合信（Co-trust）TP10型觸摸屏,使用軟件MagicWorks HMI進(jìn)行編程。

可編程控制器：PLC（Programmable Logic Controller），采用合信（Co-trust）CPU224+與EM235組合，使用軟件MagicWorks PLC進(jìn)行編程。

CPU224+為集成數(shù)字量14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出，1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊、MPI通訊和自由通訊能力。

EM235為擴(kuò)展模塊，提供模擬量輸入輸出，12位的A/D轉(zhuǎn)換器。4路模擬量輸入和1路模擬量輸出，輸入輸出可以為0-10V電壓或是4-20mA電流，由DIP開關(guān)設(shè)置。

合信PLC是基于西門子S7-200的產(chǎn)品，有自己的特點(diǎn)，軟件除了自己的軟件MagicWorks PLC，也可使用西門子STEP 7 MicroWIN。HMI與PLC通過PPI電纜完成硬件連接，在MagicWorks HMI，完成軟件設(shè)置，如圖1。

圖1 HMI連接設(shè)置

2 控制過程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工作包括控制電路設(shè)計(jì)、PLC編程、HMI編程和整機(jī)調(diào)試。

2.1 電路設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)，是整個(gè)控制設(shè)計(jì)的先鋒。完成控制功能是首要目的，使操作簡(jiǎn)單智能則是自動(dòng)控制的高要求。

從控制方式模型的建立，重要功能器件的選擇、采購周期，電器柜器件的安放，到接線端子規(guī)格和屏蔽保護(hù)等，都是需要考慮的內(nèi)容。

本工程設(shè)計(jì)的電路原理圖由軟件AutoCAD Electrical完成，圖2為其中電路示例中數(shù)字輸出電路：

圖2 數(shù)字輸出電路

2.2 PLC程序編制

PLC作為整個(gè)控制的核心部分，需要做的工作很多。

完成上位機(jī)與PLC的通訊配置，連接PLC，即可開始編程工作（圖3）。

圖3 PLC通訊設(shè)置

通過控制程序的編寫和運(yùn)行，采集數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，完成外部受控對(duì)象的控制以及數(shù)據(jù)的顯示。

編制的部分PLC程序如圖4。

2.3 HMI程序編制

帶觸摸屏功能的HMI，可以節(jié)省大量的控制按鈕，更重要的是，能實(shí)時(shí)顯示采集的各種重要數(shù)據(jù)。根據(jù)需要，還可完成歷史資料趨勢(shì)顯示、產(chǎn)生報(bào)表、警報(bào)產(chǎn)生與記錄等諸多功能（圖5）。

圖4 部分PLC程序

圖5 HMI之模擬量設(shè)置

根據(jù)需要，本工程通過編程完成的部分功能頁面示例如圖6、7。

圖6 操作頁面

圖7 設(shè)定頁面

3 問題處理

調(diào)試運(yùn)行中，遇到諸多意料中的問題，如壓力調(diào)節(jié)、模擬量數(shù)值采集失真、現(xiàn)場(chǎng)走線等；同時(shí)也遇到一些意料之外的問題，如變頻器干擾、編程和調(diào)試不能同時(shí)進(jìn)行等。這些問題，通過相關(guān)技術(shù)資料和產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)都得到了圓滿解決。

通訊是整個(gè)工作的難點(diǎn)，包括上位機(jī)與HMI通訊（通訊線與軟件設(shè)置）；上位機(jī)與PLC的通訊（通訊線與軟件設(shè)置）；HMI與PLC的通訊（接口、通訊協(xié)議、通訊方式和電纜）；PLC和各模擬量模塊通訊及數(shù)據(jù)交換，除此，還有如下的問題。

3.1 模擬量的采集和校準(zhǔn)

這里涉及模擬量的數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)變量的轉(zhuǎn)換等大量基礎(chǔ)性工作，更有數(shù)據(jù)校準(zhǔn)的復(fù)雜工作。

本工程采用電流信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)方程：

A0～Am對(duì)應(yīng)4～20mA，D0～Dm對(duì)應(yīng)6400～32000，本工程中，溫度傳感器（-50～100℃）和壓力傳感器（0～1.5Mp）的計(jì)算如下：

模擬量輸出控制變頻器：5～50Hz的工作頻率對(duì)應(yīng)變頻器模擬值A(chǔ)0～Am：4～20mA，也對(duì)應(yīng)數(shù)字值D0～Dm：6400～32000，計(jì)算式如下：

計(jì)算出的數(shù)值，控制變頻器，理想與現(xiàn)實(shí)的差距，可以通過變頻器參數(shù)的設(shè)置作成調(diào)整。

3.2 抗干擾問題

由于變頻器的存在，不可避免地會(huì)發(fā)生干擾現(xiàn)象。在不做任何處理的情況下，人機(jī)界面甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。

通過合理安排器件、設(shè)計(jì)線槽路線、加裝濾波裝置等，完全解決了干擾的問題。另對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取電做了嚴(yán)格的三相五線制要求。

3.3 安全問題

設(shè)置用戶登錄界面，避免無關(guān)人員的隨意操作。未獲得相應(yīng)權(quán)限，無法對(duì)機(jī)床進(jìn)行越權(quán)操作，以此保證人員和設(shè)備的安全。

4 結(jié)語

從設(shè)備投放到使用，經(jīng)過大量實(shí)踐工作，現(xiàn)場(chǎng)反饋信息良好。

由于HMI+PLC的靈活配置，保證了該設(shè)備的延伸功能。如果用戶需要，還可通過版本升級(jí)，來完成更多實(shí)際需要的工作。