應(yīng)用現(xiàn)場總線和伺服控制實(shí)現(xiàn)裁斷精度的控制系統(tǒng)
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軟件設(shè)計(jì)及分析
本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括三大部分：
l plc控制程序和plc 和位置控制器clm的通信程序的設(shè)計(jì)，其中包括系統(tǒng) profibus-dp網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、系統(tǒng)硬件組態(tài)、控制程序設(shè)計(jì)等;
l 力士樂位置控制器裁斷伺服控制程序;
l 監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)運(yùn)行需要的監(jiān)控主界面、裁斷控制界面、報(bào)表生成和數(shù)據(jù)查詢界面等人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。
plc控制程序設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中以西門子s7-315-2dp作為profibus現(xiàn)場總線主站提供與力士樂位置控制器clm直接而便利的高速循環(huán)通信服務(wù)，通訊速率高、控制適時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)且編程簡單。在plc編程軟件step7中導(dǎo)入位置控制器clm設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件（in2_04eb.gsd），完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為位置控制器分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與控制器參數(shù)中設(shè)置的相同，在組織塊ob中選用sfc14“dprd_dat”，sfc15“dpwr_ dat”系統(tǒng)功能塊向位置控制器接收/發(fā)送過程數(shù)據(jù)。
在位置控制器參數(shù)b007中設(shè)置與主站的總線通訊率，參數(shù)b008中設(shè)置從站網(wǎng)絡(luò)地址，并選擇參數(shù)過程數(shù)據(jù)對(duì)象（ppo）類型，這樣系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備與plc之間通過profibus-dp總線可以完成數(shù)據(jù)的讀寫和控制數(shù)據(jù)的傳輸，如控制字、狀態(tài)字、給定值和實(shí)際值等。除過程數(shù)據(jù)外，profibus-dp也傳輸傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和診斷信號(hào)。
plc根據(jù)聯(lián)動(dòng)線的運(yùn)行速度、操作指令及裁斷裝置的狀態(tài)對(duì)皮帶、刀架進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。胎面在兩條運(yùn)輸帶之間的貯存量使傳感器產(chǎn)生相應(yīng)模擬量輸出信號(hào)，并與前段運(yùn)輸帶的速度綜合起來按照一定的算法決定裁斷皮帶的運(yùn)行速度，從而通過plc相應(yīng)地改變速度使運(yùn)輸帶協(xié)調(diào)平穩(wěn)運(yùn)行。用戶根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)需要相應(yīng)設(shè)置胎面裁斷長度等參數(shù)，通過總線完成plc與位置控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
位置控制器clm的伺服程序設(shè)計(jì)
力士樂位置控制器clm是一種緊湊型、模塊化二/四軸數(shù)控系統(tǒng)，直接驅(qū)動(dòng)力士樂dkc伺服驅(qū)動(dòng)器完成交流伺服電機(jī)的精確定位運(yùn)行，本系統(tǒng)中二套力士樂dkc伺服驅(qū)動(dòng)器分別完成傳送帶定長傳送和裁斷刀架橫移的控制。位置控制器帶有豐富的指令集，可在其操作面板或裝有編程軟件（motionmanger）的計(jì)算機(jī)上完成控制程序的編寫。
裁斷伺服控制程序框圖如圖3所示，程序主要由總線通訊、傳送皮帶控制和裁斷刀架控制三部分組成。控制器與plc之間控制和狀態(tài)信息的傳送由總線通訊程序完成，控制器接收plc傳送的控制信息如速度值、長度值和操作指令等，同時(shí)將運(yùn)行狀態(tài)信息傳送給plc進(jìn)行分析、顯示;傳送帶控制程序完成傳送帶伺服電機(jī)運(yùn)行的速度和位置控制，進(jìn)行胎面裁斷的精確定長和平穩(wěn)快速運(yùn)行;裁斷刀架控制程序完成裁斷刀架橫向移動(dòng)切割和其輔助裝置的控制，保證裁刀動(dòng)作的正常執(zhí)行，得到較好的切割端面。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201612/331236.htm
圖3 伺服控制程序框圖
監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)以plc為第一主站和以工業(yè)pc為第二主站，其中工業(yè)pc作為上位機(jī)，提供良好的人機(jī)交互環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理和監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)連接到車間級(jí)intranet網(wǎng)絡(luò)。第一主站（主控plc）是整個(gè)胎面生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集和處理，以及控制信號(hào)的發(fā)送與工業(yè)pc的通訊，以便于操作人員監(jiān)控現(xiàn)場的設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)的操作、工作狀態(tài)及測量分析結(jié)果在工業(yè)pc上進(jìn)行圖形顯示監(jiān)控，通過現(xiàn)場總線由plc上傳相關(guān)數(shù)據(jù)信息，處理系統(tǒng)報(bào)警，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，生成各類報(bào)表，并進(jìn)行圖形顯示及人機(jī)對(duì)話，向plc下傳相關(guān)控制命令，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備之間的信息管理。
裁斷控制人機(jī)界面采用tp270觸摸屏，通過profibus總線與plc主機(jī)連接。對(duì)于觸摸屏的編程，采用西門子公司提供的protool/procs組態(tài)軟件進(jìn)行編程組態(tài)。protool/procs完整的圖形用戶界面加上軟件本身自帶的項(xiàng)目組態(tài)向?qū)г试S用戶方便地創(chuàng)建面向?qū)ο蟆⒒诜?hào)的各種項(xiàng)目。在protool/procs中界面上的操作單元與執(zhí)行器之間通過plc利用變量進(jìn)行通訊，即在hmi可以直接讀或?qū)懙膒lc上的存儲(chǔ)地址。軟件設(shè)計(jì)思想是在完成基本人機(jī)交互功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套讓操作者能夠自學(xué)習(xí)操作規(guī)程的軟件系統(tǒng)。通過人機(jī)界面，操作者即能設(shè)置一些基本的參數(shù)，如定長值、誤差調(diào)整、裁斷次數(shù)等，也可以監(jiān)測系統(tǒng)的報(bào)警狀態(tài)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的操作規(guī)范以及密碼設(shè)置等。自動(dòng)運(yùn)行按照設(shè)備設(shè)計(jì)的動(dòng)作流程進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行控制時(shí)，一些需要調(diào)整的參數(shù)，如速度、位置等可以方便的在觸摸屏上進(jìn)行調(diào)整、修定。異常停止當(dāng)定位模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器、行程開關(guān)以及機(jī)器異常時(shí)伺服馬達(dá)都應(yīng)該立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生異常碼顯示在觸摸屏上，以便維修人員及時(shí)了解發(fā)生的問題。
結(jié)語
本控制系統(tǒng)充分利用了plc、profibus現(xiàn)場總線技術(shù)和伺服控制等先進(jìn)技術(shù)，系統(tǒng)采用分布式開放結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度快，組態(tài)靈活，控制功能完善，操作簡單規(guī)范。定長裁斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后已在多家全鋼子午輪胎生產(chǎn)線中投入使用，控制精度達(dá)到±1mm，實(shí)踐證明該套基于profibus-dp現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)安全可靠，故障率低，產(chǎn)品完全滿足下道工序的高標(biāo)準(zhǔn)要求，具有較高的生產(chǎn)和管理自動(dòng)化水平，提高了生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
評(píng)論