觸摸屏和PLC 在鑄鐵水平連鑄同步切割機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
王大為1 賈芳云1 薛隆泉2
(1．咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，咸陽，712000；2．西安理工大學(xué)機械與精密儀器學(xué)院，西安，710048)
摘要：本文介紹了鑄鐵水平連鑄同步切割機中的控制系統(tǒng)要求、工作過程流程圖，以及觸摸屏和可編程控制器在該系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對觸摸屏的系統(tǒng)畫面菜單作了重點論述。觸屏作為人機接口，系統(tǒng)界面友好，簡單直觀，便于操作，為該生產(chǎn)線實現(xiàn)全線自動化提供了解決方案。
關(guān)鍵詞：鑄鐵水平連鑄同步切割機；觸摸屏；PLC；控制系統(tǒng)
中圖分類號:TP2 文獻標(biāo)識碼:A
1.引言
鑄鐵水平連鑄始創(chuàng)于六、七十年代，作為一種新的型材生產(chǎn)工藝，以其優(yōu)良的特性在國際上得到了廣泛的應(yīng)用。我國從1985 年組織攻關(guān)，1987 年研制出ZSL－01 型連鑄生產(chǎn)線。在此基礎(chǔ)上西安理工大學(xué)于1992 年再次研制了ZSL-02 型連鑄生產(chǎn)線，該機實現(xiàn)了全線半自動化，年產(chǎn)量為2000t，可生產(chǎn)40～250mm 圓性及非圓形等截面的鑄鐵型材。
該生產(chǎn)線主要由保溫爐、牽引機、同步切割機、壓斷機、出線機和液、電控制系統(tǒng)組成。觸摸屏（TP）與PLC 的聯(lián)合使用對該系統(tǒng)穩(wěn)定工藝狀況起到重要的作用，因而此二者的聯(lián)合控制系統(tǒng)越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。本文采用PLC 實現(xiàn)對水平連鑄同步切割機操作過程的自動控制，選用了適合在該生產(chǎn)線環(huán)境下運行的OMRON C200H 來實現(xiàn)該控制設(shè)計，觸摸屏設(shè)計出了控制畫面菜單。
2. 同步切割機的工作過程
同步切割機采用了水平進刀切割的方式。它由夾緊機構(gòu)及同步小車、砂輪切割機及進給系統(tǒng)、切深補償調(diào)節(jié)和回車系統(tǒng)組成，如圖1 所示。
夾緊機構(gòu)由一對V 型鐵在油缸帶動下通過杠桿機構(gòu)實現(xiàn)夾緊。砂輪切割機及進給系統(tǒng)固定在可前后移動的立柱上，在進給油缸驅(qū)動下在水平導(dǎo)軌上實現(xiàn)慢進切割和快退復(fù)位的雙向動作。切割機進給速度由液壓系統(tǒng)保證。砂輪片在切深調(diào)節(jié)電機帶動下沿立導(dǎo)軌作上下運動，實現(xiàn)砂輪相對型材的切深調(diào)節(jié)及砂輪磨損補償。同步前進是靠夾緊型材后，借助牽引機的牽引力來實現(xiàn)。
3. 控制系統(tǒng)方案設(shè)計
3.1 控制過程流程圖（如圖2 所示）
3.2 PLC 型號選擇
3.2.1 輸入信號
按鈕開關(guān)：啟動、停止、急停、復(fù)位，需4 個輸入點；手動操作時，有13 個按鈕，需13 個輸入點。
工作方式選擇開關(guān)：手動、單周期、連續(xù)，需3 個輸入點。
限位開關(guān)：切割進給限位、快退限位，小車回位限位，需3 個輸入點。
檢測信號：切割深度檢測元件、切割長度檢測元件、夾緊壓力檢測元件，需3 個輸入點。共需26 個輸入點。
3.2.2 輸出信號
電磁閥：夾緊、進給、快退、上升、下降、電機運轉(zhuǎn)、砂輪制動、小車回位，需8 個輸出點。開關(guān)：報警開關(guān)，需1 個輸出點。
根據(jù)所需的I／O 點數(shù)，并考慮留有一定的余量，故選用OMRON 的C200H PLC ，這種機型為模塊式結(jié)構(gòu)，由基板及模板組成，具有4 種基板、80 余種模板可供選擇，
4. 軟件編程
PLC 與計算機通信時，通常使用CPU 單元內(nèi)置的通信口，通信口大多為RS232C 口。使用編程軟件可以實現(xiàn)的功能有：梯形圖或語句表編程等，使用的編程軟件為CX－P。
程序特點如下：
⑴手動：由于國產(chǎn)砂輪片厚度一般≤4mm，剛度小，切割時極易破環(huán)，所以在設(shè)計流程圖時根據(jù)需要設(shè)計了手動控制，當(dāng)工作方式開關(guān)置于手動位置時，利用按鍵對切割機的每個動作過程進行控制。
⑵自動：當(dāng)開關(guān)選擇自動位置時，按下啟動按鈕，PLC 自動執(zhí)行程序中的相應(yīng)過程，直到按下停止按鈕。又由于工藝的需要，要查看型材的切口情況，在自動程序中有兩種執(zhí)行方式：連續(xù)和單周期。連續(xù)方式是連續(xù)反復(fù)的執(zhí)行過程，直到按下停止按鈕，而單周期只是執(zhí)行一個周期后就停止。
⑶檢測：由于型材直徑不一，隨之需要切口的深度就相應(yīng)變化，砂輪片一次一般只能切割10mm 左右，當(dāng)型材直徑較大時一次切割不能達(dá)到要求深度的切口，這就需要反復(fù)切割，所以在砂輪片正下方位置的小車上安裝了傳感器，來檢測切口深度，PLC 執(zhí)行切割過程時反復(fù)循環(huán)切割直到達(dá)到要求深度的信號傳出后才結(jié)束。
預(yù)定長度的檢測也是由傳感器來完成的，傳感器裝于小車回位限位處，到達(dá)給定值時發(fā)出一個信號，然后夾緊機構(gòu)就動作，執(zhí)行切割過程。
⑷動作互鎖：夾緊機構(gòu)夾緊型材后就不能松開，所以設(shè)置了聯(lián)鎖按鈕，按下聯(lián)鎖按紐后夾緊機構(gòu)就不能松開直到切割完成，按下聯(lián)鎖解除按紐后才能松開。另外在設(shè)計中還有故障處理，事故報警等。
5. 觸摸屏畫面設(shè)計
觸摸屏式轉(zhuǎn)為PLC 的應(yīng)用而設(shè)計的小型工作站，是一個是多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，一般為嵌入式結(jié)構(gòu)，集主機、輸入輸出設(shè)備于一體，體積較小，可直接與PLC 經(jīng)RS232或RS485 口相連。該部分主要是來設(shè)計觸摸屏的一些菜單，創(chuàng)建畫面和信息，通過這些畫面和信息作為監(jiān)控，可以顯示狀態(tài)、故障、過程變量、顯示文字、曲線、圖形，完全可以取代傳統(tǒng)的控制面板。
5.1 起始畫面（如圖3 所示）
系統(tǒng)上電后便進入此畫面，此畫面起系統(tǒng)提示作用，觸摸屏幕任意位置，便可進入主監(jiān)控畫面。
5.2 主監(jiān)控畫面（如圖4 所示）
此畫面可以選擇PLC 的動作執(zhí)行方式，如手動、單周期、連續(xù)工作方式。
5.3 手動方式設(shè)定畫面（如圖5 所示）
在此畫面下，可以用手動按紐來完成切割機的整個動作執(zhí)行過程，按下一個按鈕完成一個動作。
5.4 自動方式設(shè)定畫面（如上圖6 所示）
PLC 自動運行時，選擇單周期或者連續(xù)，在此畫面下，只要按下相關(guān)按鈕，PLC 便可自動的完成整個切割工程。
6. 結(jié)束語
該套控制系統(tǒng)具有操作簡單、可靠性高、使用靈活、工藝參數(shù)修改方便等特點，觸摸屏采用全集成化封閉式面板，非常適合鑄造行業(yè)這種粉塵多、環(huán)境惡劣的場所使用，具有一定的推廣價值。
參考文獻
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