王德平 孟亞男

（吉林化工學院信息與控制工程學院）

傳統(tǒng)的傳動軸校直系統(tǒng)一般采用繼電器來控制，問題相對較多：控制復(fù)雜，接線點較多，線路復(fù)雜容易出錯；依靠人工進行最后判斷，可靠性較低；未實現(xiàn)報警功能的自動化，報警準確性低，安全性低；在智能化方面有待提升。 為此，筆者采用PLC 控制方案進行系統(tǒng)設(shè)計，整個系統(tǒng)包括自動、手動兩大部分及報警單元［1］。

1 傳動軸自動校直控制系統(tǒng)

1.1 工藝流程

傳動軸自動校直的工藝流程為： 開啟電源后，整個系統(tǒng)開始執(zhí)行循環(huán)掃描；工件放置進入控制系統(tǒng)中，右側(cè)伺服電機驅(qū)動夾緊工件，下側(cè)的傳感器檢測進入的工件，當檢測到工件的彎曲處，將信號傳送給計算機，計算機接收到信號后進行數(shù)據(jù)處理；根據(jù)傳感器傳遞進入計算機的數(shù)值來計算所需的電缸壓力并轉(zhuǎn)換為伺服電機驅(qū)動的精確距離。 左側(cè)伺服電機驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)，使彎曲部位正對上方的伺服電缸，進行初次校直處理。 校直結(jié)束后再度檢測工件彎曲部位，判斷是否符合規(guī)定，選擇是進入下一次校直還是結(jié)束工作。 當校直超過兩次仍未符合部件精度規(guī)定，則判定為廢件［2］。

1.2 控制方案

本次設(shè)計主要關(guān)于自動校直和手動檢測兩大功能，其中自動校直功能包括檢測與校直兩個功能模塊，夾緊部件、旋轉(zhuǎn)部件、液壓校直及再度檢測等功能均由伺服電機驅(qū)動運行［3］。

控制系統(tǒng)以S7-200 SMART 軟件為控制核心，程序分為手動和自動兩類。 手動程序按單步執(zhí)行，每執(zhí)行完下一個動作，就停止運行，其主要作用在于對系統(tǒng)的各個主要功能進行檢測工作。自動程序為本次設(shè)計的主要部分，其可以循環(huán)執(zhí)行，當執(zhí)行完本次循環(huán)后，自動進入下次循環(huán)工作。

2 I/O 點表的建立及硬件選型

2.1 I/O 點表的建立

通過對現(xiàn)場工藝要求和控制方案的研究，確定整個傳動軸控制系統(tǒng)的I/O 點，具體見表1。

表1 I/O 點表（節(jié)選）

2.2 硬件選型

硬件選型是設(shè)計整體項目的構(gòu)架，綜合考慮價格和日后系統(tǒng)設(shè)備的維護，確定的硬件配置見表2。

表2 傳動軸校直專機硬件配置

3 傳動軸校直控制系統(tǒng)設(shè)計

通過分析傳動軸校直專機的工作過程，結(jié)合控制方案與I/O 點表，應(yīng)用STEP 7 軟件進行項目創(chuàng)建、硬件組態(tài)，編寫主程序OB1、手動控制子程序FC2 和自動控制子程序FC3， 并應(yīng)用STEP 7進行系統(tǒng)實現(xiàn)［4］。

3.1 主程序OB1 和手動控制子程序FC2

主程序OB1 的主要作用是對各子程序進行調(diào)用，以及在程序開始時進行上電初始化，然后根據(jù)操作者的指令進行子程序的調(diào)用。

手動控制子程序FC2 是讓操作者通過按鍵逐步檢測傳動軸各部件能否正常工作，能否給與一個正常的反饋，手動控制的主要作用是作為調(diào)試工具［5］。如本次工藝中涉及的各個電機，能否正常工作，能否驅(qū)動部件進行預(yù)設(shè)動作，各個對應(yīng)的指示燈及報警系統(tǒng)能否正常工作， 具體如圖1所示。

圖1 傳動軸自動校直系統(tǒng)的控制流程

3.2 自動控制子程序FC3

自動控制子程序FC3 的設(shè)計采用順序控制設(shè)計法，按照傳動軸系統(tǒng)工藝流程的要求進行設(shè)計。 順序控制設(shè)計法的具體表現(xiàn)形式為順序功能圖， 它能清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各個工作步的功能、轉(zhuǎn)換順序和轉(zhuǎn)換條件，讓程序簡單直觀地表達出來。本次傳動軸的自動控制子程序（圖2）的設(shè)計，使得整個系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)的步驟進行相應(yīng)的工作，只有當完成上一步預(yù)設(shè)條件才能進行下一步動作，且在每個關(guān)鍵步驟設(shè)置相應(yīng)的指示燈來提示對應(yīng)工作是否完成，使得整個系統(tǒng)簡單易懂好操作［6］。

圖2 自動控制子程序的控制流程

4 結(jié)束語

筆者設(shè)計運用STEP 7 軟件實現(xiàn)了對傳動軸校直功能的自動化，在技術(shù)上有了創(chuàng)新，使得整個系統(tǒng)可靠、精確、易操作，針對各個關(guān)鍵操作部位的預(yù)警功能， 能夠很好地保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，減少了勞動成本，節(jié)約了人工需求。